Историческое достижение в раскрытии фундаментальных сил Вселенной на Большом адронном коллайдере.

Опираясь на свое активное участие в ЦЕРН, команда Рочестерского университета недавно смогла добиться «невероятно точных» измерений угла электрослабого смешивания, ключевого компонента Стандартной модели физики элементарных частиц. Авторские права: Сэмюэл Джозеф Херцог; Джулиан Мариус Урдан

Исследователи из Рочестерского университета, работающие с CMS Collaboration над ЦЕРНМы добились значительного прогресса в измерении угла электрослабого смешивания, углубляя наше понимание Стандартной модели физики элементарных частиц.

Их работа помогает объяснить фундаментальные силы Вселенной, подкрепляясь экспериментами, такими как эксперименты на Большом адронном коллайдере, в которых изучаются условия, аналогичные тем, которые произошли после великий взрыв.

Раскройте космические тайны

В стремлении разгадать тайны Вселенной исследователи из Рочестерского университета на протяжении десятилетий участвовали в международном сотрудничестве Европейской организации ядерных исследований, известной как ЦЕРН.

Основываясь на своем активном участии в ЦЕРН, особенно в рамках сотрудничества CMS (компактный мюонный соленоид), группа из Рочестера под руководством Ари Будека, Джорджа Э. Бак – недавнее революционное достижение. Их достижение сосредоточено на измерении угла электрослабого смешивания, фундаментального компонента Стандартной модели физики элементарных частиц. Эта модель описывает взаимодействие частиц и точно предсказывает широкий спектр явлений в физике и астрономии.

«Недавние измерения угла смешивания электрослабого взаимодействия невероятно точны, поскольку они были рассчитаны на основе столкновений протонов в ЦЕРН, и они способствуют пониманию физики элементарных частиц», — говорит Будик.

тот Совместная работа в системе управления контентом Сотрудничество CMS объединяет членов сообщества физики элементарных частиц со всего мира, чтобы лучше понять фундаментальные законы Вселенной. Помимо Бодека, в Рочестерскую группу проекта CMS Collaboration входят ведущие исследователи Регина ДеМина, профессор физики, и Аран Гарсиа Беллидо, доцент кафедры физики, а также научные сотрудники, аспиранты и студенты.

Исследователи из Рочестерского университета имеют долгую историю работы в ЦЕРН в рамках сотрудничества по компактному мюонному соленоиду (CMS), в том числе сыграли ключевую роль в открытии бозона Хиггса в 2012 году. Авторские права: Сэмюэл Джозеф Херцог; Джулиан Мариус Урдан

Наследие открытий и инноваций в ЦЕРН

ЦЕРН, расположенный в Женеве, Швейцария, является крупнейшей в мире лабораторией физики элементарных частиц и известен своими новаторскими открытиями и передовыми экспериментами.

Исследователи из Рочестера имеют долгую историю работы в ЦЕРН в рамках сотрудничества CMS, в том числе играли ключевую роль в… Открытие бозона Хиггса в 2012 году.— Элементарная частица, помогающая объяснить происхождение массы во Вселенной.

Работа сотрудничества включает сбор и анализ данных, собранных с помощью мюонного соленоидного детектора, встроенного в Большой адронный коллайдер ЦЕРН, крупнейший и самый мощный в мире ускоритель частиц. БАК состоит из кольца сверхпроводящих магнитов и ускорительных структур длиной 17 миль, построенного под землей и простирающегося вдоль границы между Швейцарией и Францией.

Основная цель БАКа — исследование основных строительных блоков материи и сил, которые ими управляют. Это достигается за счет ускорения пучков протонов или ионов почти до скорости света и их столкновения друг с другом при чрезвычайно высоких энергиях. Эти столкновения воссоздают условия, аналогичные тем, которые существовали через миллисекунды после Большого взрыва, что позволяет ученым изучать поведение частиц в экстремальных условиях.

Демонтаж объединенных сил

В 19 веке учёные обнаружили, что различные силы электричества и магнетизма взаимосвязаны: изменяющееся электрическое поле создаёт магнитное поле и наоборот. Это открытие легло в основу электромагнетизма, который описывает свет как волну и объясняет многие явления в оптике, а также описывает взаимодействие электрического и магнитного полей.

Основываясь на этом понимании, физики в 1960-х годах обнаружили, что электромагнетизм связан с другой силой – слабым взаимодействием. Слабое взаимодействие действует внутри ядер атомов и отвечает за такие процессы, как радиоактивный распад и подпитку производства энергии на Солнце. Это открытие привело к развитию электрослабой теории, которая утверждает, что электромагнетизм и слабое взаимодействие на самом деле являются низкоэнергетическими проявлениями единой силы, называемой единым электрослабым взаимодействием. Ключевые открытия, такие как бозон Хиггса, подтвердили эту концепцию.

Развитие электрослабого взаимодействия

Команда CMS недавно провела одно из самых точных измерений этой теории, проанализировав миллиарды протонных столкновений на Большом адроном коллайдере ЦЕРН. Их внимание было сосредоточено на измерении угла слабого смешивания — параметра, который описывает, как электромагнетизм и слабое взаимодействие смешиваются, образуя частицы.

Предыдущие измерения угла электрослабого смешивания вызвали споры в научном сообществе. Однако последние результаты тесно согласуются с предсказаниями Стандартной модели физики элементарных частиц. Аспирантка из Рочестера Райс Таус и научный сотрудник Алико Хохонишвили внедрили новые методы, чтобы уменьшить методологическую неопределенность, присущую этому измерению, и повысить его точность.

Понимание слабого угла смешивания проливает свет на то, как различные силы во Вселенной работают вместе в мельчайших масштабах, углубляя понимание фундаментальной природы материи и энергии.

«Команда из Рочестера разрабатывает инновационные методы и измеряет эти электрослабые параметры с 2010 года, а затем внедряет их на Большом адронном коллайдере», — говорит Бадик, — «Эти новые методы открыли новую эру проверки точности предсказаний Стандартной модели».

Коллаборация CMS — это международное научное сотрудничество, ответственное за эксперимент с компактным мюонным соленоидом (CMS) на Большом адронном коллайдере Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН). Коллаборация объединяет более 4000 ученых из более чем 200 институтов и 50 стран и проводит исследования в области физики высоких энергий, изучая частицы и фундаментальные силы, включая знаменитое открытие бозона Хиггса в 2012 году.