פיזיקאים עם שיתוף הפעולה של CMS אצל Collider הגדול של סרן, בדקו האם הקווארקים המובילים דבקים בתורת היחסות המיוחדת של אלברט איינשטיין.
התקנת צינור קרן CMS. קרדיט תמונה: שיתוף פעולה של CERN / CMS.
יחד עם מכניקת הקוונטים, התיאוריה המיוחדת של אלברט איינשטיין משמשת את הבסיס למודל הסטנדרטי של פיזיקה של החלקיקים.
בלבו נמצא מושג שנקרא סימטריה של לורנץ: תוצאות ניסוי אינן תלויות באוריינטציה או במהירות הניסוי שאיתו הן נלקחות.
היחסות המיוחדת עמדה במבחן הזמן. עם זאת, תיאוריות מסוימות, כולל מודלים מסוימים של תורת המיתרים, מנבאות כי באנרגיות גבוהות מאוד, יחסיות מיוחדת כבר לא תעבוד ותצפיות ניסיוניות יהיו תלויות בכיוון הניסוי בזמן החלל.
ניתן לצפות בשרידים של שבירת סימטריה לורנץ כזו באנרגיות נמוכות יותר, כמו כמו באנרגיות של קולידר ההדרון הגדול (LHC), אך למרות המאמצים הקודמים, הם לא נמצאו ב- LHC או במעשים אחרים.
במחקר חדש, פיזיקאי ה- CMS חיפשו את סימטריה של לורנץ שבירה ב- LHC באמצעות זוגות של הקווארקים המובילים - החלקיקים היסודיים המסיביים ביותר הידועים.
"במקרה זה, תלות באוריינטציה של הניסוי פירושה שהשיעור בו מיוצרים זוגות עליונים-קווארק בהתנגשויות פרוטון-פרוטון ב- LHC ישתנה עם הזמן," אמרו.
"ליתר דיוק, מכיוון שכדור הארץ מסתובב סביב צירו, כיוון קרני הפרוטון LHC והכיוון הממוצע של הקווארקים המובילים המיוצרים בהתנגשויות במרכז הניסוי של CMS משתנים גם הם תלוי בשעה של היום."
"כתוצאה מכך, ואם יש כיוון מועדף בזמן החלל, קצב הייצור העליון-קווארק היה משתנה עם השעה ביום."
"מכאן שמציאת סטייה מקצב קבוע תסתכם לגלות כיוון מועדף בזמן החלל."
התוצאה החדשה של הצוות, המבוססת על נתונים מהריצה השנייה של ה- LHC, מסכימה עם שיעור קבוע, כלומר סימטריה של לורנץ אינה שבורה והיחסות המיוחדת של איינשטיין נותרה תקפה.
החוקרים השתמשו בתוצאה כדי לקבוע גבולות על גודל הפרמטרים שצפויים להיות בטלים כאשר הסימטריה מחזיקה.
המגבלות שהתקבלו משתפרות עד לגורם של 100 על תוצאות מחיפוש קודם אחר שבירת סימטריה של לורנץ במאיץ טוואטרון לשעבר.
"התוצאות מסללות את הדרך לחיפושים עתידיים אחר שבירת סימטריה של לורנץ על סמך נתונים מהשורה הראשונה מהריצה השלישית של ה- LHC," אמרו המדענים.
"הם גם פותחים את הדלת לבחינת תהליכים הכוללים חלקיקים כבדים אחרים שניתן לחקור רק ב- LHC, כמו בוזון היגס ובוזונס W ו- Z."
הלִלמוֹדפורסם בגיליון אוקטובר 2024 של כתב העתמכתבי פיזיקה בו
_____
שיתוף פעולה של CMS. 2024. חיפוש אחר הפרה של חוסר המוצא של לורנץ בייצור צמד הקווארק העליון באמצעות אירועי דילפטון ב -13 התנגשויות של Tev Proton-Proton.מכתבי פיזיקה ב857: 138979; doi: 10.1016/j.physletb.2024.138979
