Physiker aus Südafrika bemerkten die Zeichen des schweren Madal-Bosons, das mit gewöhnlicher und dunkler Materie interagiert

Anzeichen von schweren Bosonen mit einem Gewicht von etwa 270 und 750 GeV gemäß den Ergebnissen der Verarbeitung experimenteller Daten von ATLAS und CERN. Illustration aus dem Jahresbericht der südafrikanischen Gruppe am CERN für 2015-2016 . (S. 22)

Zwei getrennte Experimente Detektor ATLAS und Compact Muon Solenoid (CMS) in der Large Hadron Collider am CERN Gründe gibt , die Existenz zu der Annahme einer neuen Elementarteilchen Masse von etwa 270 GeV . Nach den Berechnungen theoretischer Physiker aus der Republik Südafrika, Indien und Schweden für das neue Boson überschreitet die Standardabweichung von der mathematischen Erwartung des Absolutwerts nicht drei Sigma, d.h. Die Wahrscheinlichkeit, dass der nächste tatsächliche Wert in das Konfidenzintervall fällt, beträgt 99,7%.


Visualisierung eines realen Experiments zur Kollision von zwei Protonen und zwei hochenergetischen Myonen in einem kompakten Myonenmagneten. Illustration: Taylor L / McCauley T / CERN Ein

neues Elementarteilchen wird als Madala-Boson bezeichnet: „Madala“ wird aus Zulu als „alt“ übersetzt.

Wenn seine Existenz bestätigt wird, bringt uns dieses Teilchen der Lösung eines der größten Geheimnisse des Universums näher - was ist dunkle Materie? Madala könnte das erste bekannte Teilchen werden, das mit dunkler Materie interagieren kann.


Higgs-Boson-Identifizierung anhand von Daten, die vom ATLAS-Detektor erhalten wurden. Illustration aus dem wissenschaftlichen Artikel " Suche nach Higgs-Boson-Paar-Produktion im bb¯bb¯-Endzustand aus pp-Kollisionen bei √s = 8 TeV mit dem ATLAS-Detektor"/ ATLAS Collaboration

Madala unterscheidet sich sehr von dem Higgs-Boson, das 2012 auf demselben LHC eröffnet wurde. Das Madala ist schwerer, wenn es zerfällt, wird das Higgs-Boson gebildet. Aber das Wichtigste ist, dass Madala theoretisch mit dunkler Materie interagiert.

" Madala ist wichtig für unsere Wenn wir das Universum verstehen, können wir dadurch Kontakt mit dunkler Materie aufnehmen “, erklärt Professor Bruce Mellado von der School of Physics der Witwatersrand University (Südafrika), einem führenden Autor wissenschaftlicher Arbeiten.„ Bisher hatten wir kein Objekt, das dazu in der Lage war. Dies könnte die erste derartige Einrichtung sein. “

Wie kamen Wissenschaftler zu dem Schluss, dass Madala mit dunkler Materie kommuniziert? Sehr einfach. Da dunkle Materie ein Synonym für „etwas Unverständliches“ ist, kann die unverständliche Energie des Bosons nur durch Kontakt mit dunkler Materie erklärt werden. Dies ist eine grobe, aber sehr logische Erklärung.

"Etwas Unverständliches" (eine unbestimmte Art von Materie, dh nicht-baryonische dunkle Materie) macht ungefähr 26,8% der geschätzten Masse des Universums aus . Es ist nicht an starken und elektromagnetischen Wechselwirkungen beteiligt, sondern wird nur bei Gravitationseffekten beobachtet. Obwohl niemand weiß, was es ist, muss es existieren, um die physikalischen Gesetze in ihrer modernen Version einzuhalten. Und dieses „Etwas“ ist sehr groß: Zum Vergleich: Gewöhnliche baryonische Materie macht nur 4,9% der Masse des Universums aus .


ATLAS. : Claudia Marcelloni / CERN

Um die Theorie des Madala-Bosons zu testen, haben Teilnehmer der ATLAS- und CMS-Kollaborationen gerade die Ergebnisse jener Experimente zur Verfügung gestellt, bei denen afrikanische Wissenschaftler Anzeichen eines neuen Elementarteilchens mit einem Fehler von drei Sigma bestätigt haben. Diese Experimente wurden in den Jahren 2015 und 2016 durchgeführt, um die Muster (Madal-Hypothese) zu bestätigen, die in den experimentellen Daten von Lauf I gefunden wurden, dh bevor der LHC Ende 2012 für zweieinhalb Jahre geschlossen wurde. Neue experimentelle Daten bestätigten Madals Hypothese mit hoher Zuverlässigkeit. Madala ist seit 35 Jahren in der High Energy Physics Group (HEP) mit 35 jungen Studenten und Forschern aus Südafrika und anderen afrikanischen Ländern tätig, unterstützt von Physikern der Witwatersrand University sowie Kollegen aus Indien und Schweden.

Die Veröffentlichung neuer experimenteller Daten von ATLAS und CMS fand im Rahmen der 38. internationalen Konferenz zur Hochenergiephysik ICHEP2016 statt , die vom 3. bis 10. August 2016 in Chicago stattfindet.

Professor Mellado sagt, dass dunkle Materie die neue Grenze der modernen Physik ist. Wissenschaftler auf der ganzen Welt konkurrieren darum, wer verstehen kann, was es vorher ist. China und Japan haben Pläne angekündigt, eigene Collider zu bauen, mit deren Hilfe die Essenz der Dunklen Materie und der Dunklen Energie bestimmt werden kann.

Das Madala-Boson ergänzt oder ersetzt das Standardmodell- Eine theoretische Konstruktion in der Elementarteilchenphysik, die die elektromagnetischen, schwachen und starken Wechselwirkungen aller Elementarteilchen beschreibt. Die Entdeckung des Higgs-Bosons hat dazu beigetragen, die Lücke im Standardmodell zu schließen, aber es ist immer noch nicht möglich, eine Reihe anderer Phänomene zu erklären, einschließlich der Existenz von Dunkler Materie und Schwerkraft.

„Die moderne Physik steht am Scheideweg. Die Situation ähnelt der Zeit von Einstein und den Vätern der Quantenmechanik, sagt Bruce Mellado. - Die klassische Physik konnte eine Reihe von Phänomenen nicht erklären. Infolgedessen waren revolutionäre neue Konzepte wie Relativitätstheorie und Quantenphysik erforderlich, die zur Bildung der modernen Physik führten, wie wir sie kennen. “

Die Entdeckung von Madala und anderen schweren W-Bosonen wird ein Beweis für die Existenz von Kräften und Partikeln sein, die zuvor nicht bekannt waren. Die Bestätigung dieser Entdeckungen wird zur Grundlage für die Formulierung neuer grundlegender physikalischer Theorien.

Es ist anzumerken, dass Mitte 2015 Physiker der Ungarischen Akademie der Wissenschaften die Entdeckung eines weiteren neuen Bosons mit einem Gewicht von 17 MeV (32,7-mal schwerer als ein Elektron) gemäß den Ergebnissen der LHC-Experimente und die mögliche Entdeckung der fünften grundlegenden Wechselwirkung angekündigt haben . Theoretisch kann dieses Boson auch mit dunkler Materie interagieren. Die Entdeckung ungarischer Wissenschaftler blieb bis 2016 unbemerkt, als diese Berechnungen von theoretischen Physikern der University of California in Irvine bestätigt wurden .

Jahresbericht 2015-2016 der CERN South African Group Informationen zu neuen schweren Bosonen finden Sie auf den Seiten 22-23

Source: https://habr.com/ru/post/de397279/