Dalelių fizikai galvosūkiai dėl naujos dvilypumo

Šios neįmanomos taisyklės padėjo dalelių fizikai apskaičiuoti sklaidos amplitudes daug tiksliau, nei būtų galima pasiekti taikant tradicinį metodą. Restruktūrizavimas taip pat leido Dixonui ir jo bendradarbiams pastebėti paslėptą ryšį tarp dviejų, atrodytų, nesusijusių sklaidos amplitudių.

Antipodų žemėlapis

Dvilypumo esmė yra „antipodų žemėlapis“. Geometrijoje antipodų žemėlapis paima tašką sferoje ir apverčia koordinates, nukreipdamas jus tiesiai per rutulio centrą į tašką kitoje pusėje. Tai matematinis duobės kasimo iš Čilės į Kiniją atitikmuo.

Kalbant apie sklaidos amplitudes, Dixono surastas antipodų žemėlapis yra šiek tiek abstraktesnis. Jis apverčia amplitudei apskaičiuoti naudojamų raidžių tvarką. Taikykite šį antipodų žemėlapį visiems sklaidos amplitudės nariams, kai du gliuonai tampa keturiais, ir (po paprasto kintamųjų pakeitimo) gaunama dviejų gliuonų amplitudė, kuri tampa vienu gliuonu ir Higso.

Diksono DNR analogijoje dvilypumas yra tarsi genetinės sekos skaitymas atgal ir supratimas, kad ji koduoja visiškai naują baltymą, nesusijusį su pirminės sekos koduojamu baltymu.

„Mes visi buvome įsitikinę, kad antipodo žemėlapis yra nenaudingas. Atrodė, kad tai neturėjo jokios fizinės reikšmės ar ką nors prasmingo padaryti“, – sakė jis Mattas von Hippelis, Niels Bohr instituto Kopenhagoje amplitudės specialistas, kuris tyrime nedalyvavo. “Ir dabar yra visiškai nepaaiškinamas dvilypumas naudojant jį, kuris yra gana laukinis.”

Ne visai mūsų pasaulis

Dabar yra du dideli klausimai. Pirma, kodėl egzistuoja dvilypumas? Antra, ar panašus ryšys bus rastas realiame pasaulyje?

17 žinomų elementariųjų dalelių, sudarančių mūsų pasaulį, atitinka lygčių rinkinį, vadinamą Standartinis dalelių fizikos modelis. Remiantis standartiniu modeliu, du gliuonai, bemasės dalelės, sujungiančios atomų branduolius, lengvai sąveikauja tarpusavyje, padvigubina savo skaičių ir tampa keturiais gliuonais. Tačiau norint pagaminti vieną gliuoną ir vieną Higgso dalelę, susidūrę gliuonai pirmiausia turi virsti kvarku ir antikvarku; tada jie virsta gliuonu ir Higsu, veikiant kitokiai jėgai, nei ta, kuri valdo gliuonų tarpusavio sąveiką.

Šie du sklaidos procesai yra tokie skirtingi, o vienas apima visiškai skirtingą standartinio modelio sektorių, kad jų dvilypumas būtų labai stebinantis.

Tačiau antipodalinis dvilypumas taip pat netikėtas net supaprastintame dalelių fizikos modelyje, kurį studijavo Dixonas ir jo kolegos. Jų žaislų modelis valdo išgalvotus gliuonus su papildomomis simetrijomis, kurios leidžia tiksliau apskaičiuoti sklaidos amplitudę. Dvilypumas susieja sklaidos procesą, kuriame dalyvauja šie gliuonai, ir tą, kuriam reikalinga išorinė sąveika su dalelėmis, aprašytomis kitoje teorijoje.

Dixonas mano, kad turi labai menką supratimą apie tai, iš kur atsiranda dvilypumas.

Prisiminkite tas nepaaiškinamas taisykles, kurias rado Volovičius ir jos kolegos, kurios nusako, kokios žodžių kombinacijos yra leidžiamos sklaidos amplitudėje. Atrodo, kad kai kurios taisyklės savavališkai apriboja, kurios raidės gali būti viena šalia kitos amplitudėje nuo dviejų gliuonų iki gliuono plius Higso. Tačiau perkelkite tas taisykles į kitą dvilypumo pusę ir jos virsta rinkiniu nusistovėjusias taisykles kurios užtikrina priežastinį ryšį – garantuoja, kad įeinančių dalelių sąveika įvyksta prieš atsirandant išeinančioms dalelėms.

Dixonui tai yra maža užuomina į gilesnį fizinį ryšį tarp dviejų amplitudių ir priežastis manyti, kad kažkas panašaus gali būti ir standartiniame modelyje. „Bet tai gana silpna“, – sakė jis. – Tai tarsi antraeilė informacija.

Jau buvo rasta kitų skirtingų fizikinių reiškinių dvilypumo. Pavyzdžiui, AdS-CFT korespondencija, kurioje teorinis pasaulis be gravitacijos yra dvigubas pasauliui su gravitacija, paskatino tūkstančius mokslinių straipsnių nuo jo atradimo 1997 m. Tačiau šis dvilypumas taip pat egzistuoja tik gravitaciniam pasauliui, kurio geometrija iškreipta, skirtingai nei tikrosios visatos. Vis dėlto daugeliui fizikų faktas, kad mūsų pasaulyje beveik egzistuoja daugybė dvilypybių, rodo, kad jie gali subraižyti visa apimančios teorinės struktūros, kurioje pasireiškia šie stebinantys ryšiai, paviršių. „Manau, kad jie visi yra istorijos dalis“, – sakė Dixonas.

Originali istorija perspausdintas su leidimu iš Žurnalas Quanta, redakciniu požiūriu nepriklausomas leidinys Simonso fondas kurios misija yra gerinti visuomenės supratimą apie mokslą, įtraukiant matematikos ir fizinių bei gyvosios gamtos mokslų tyrimų raidą ir tendencijas.

Leave a Reply

Your email address will not be published.