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像夸克一样的夸克

2019-05-28

  爱荷华大学的一位物理学家处于寻找缺失粒子的最前沿,这种粒子可以证明希格斯玻色子是否存在 - 相信会给所有物质带来质量。

  Usha Mallik和她的团队帮助在位于瑞士的世界上最大和最强大的粒子加速器Large Hadron Collider建造了一个子探测器。他们正在子检测器上进行实验,寻找一对底部夸克 - 亚原子阴阳颗粒,应该在希格斯玻色子衰变的60%时间内产生。

  这些底夸克的证据将证实希格斯玻色子的存在,有时被称为“上帝粒子”。希格斯在2012年的明显发现似乎支持标准模型,这是物理学中关于宇宙运用规律如何运作的主流理论。

  但是,自那次发现以来,出现了一个障碍:希格斯玻色子衰变所预期产生的底部夸克尚未见到,科学家们需要这样才能确定地知道希格斯实际存在。

  “直到我们确定它是标准模型Higgs还是与另一种希格斯混合的冒名顶替者,我们迫切希望了解超出标准模型的东西。希格斯是我们超越标准模型的窗口,”Mallik说。

  尽管如此,这个任务仍然很复杂:希格斯玻色子在10万亿次尝试中创造了一次。此外,希格斯玻色子在产生后几乎立即衰变成其他粒子,这使得检测和定义它们的衰变成分 - 例如底夸克 - 更具挑战性。

  Mallik和她的团队希望通过跟踪由于希格斯或其他类似的新重粒子的衰变而产生的碰撞后杂波来观察底夸克。

  “这基本上是识别,在没有被其他东西愚弄的情况下挑选大海捞针,”Mallik说,他过去一年在ATLAS度过了大型强子对撞机的四个粒子探测器之一。“这就是挑战。”

  Mallik,三名博士后研究人员,一名研究生和一名来自UI的软件工程师都在ATLAS筛选由碰撞产生的大量数据。他们的工作是通过高能物理计划资助的,该计划是美国能源部科学办公室的一部分。

  来自印度的一年级UI研究生Anindya Ghosh在去年听到她在印度马德拉斯的印度理工学院讲话后,于2015年加入了Mallik集团。Ghosh在去年夏天的大部分时间里都参与了ATLAS实验。

  他称之为“一个梦幻般的地方”,数百名科学家,学生和教师也加入了同样的行列。

  “对于像我这样的新学生来说,向专家学习是一个非常好的机会,”Ghosh说。

  试图了解宇宙的基础 - 以及人类的存在 - 一直让马利克着迷。

  “它总是让我感兴趣,”她说。“我们是如何形成的?是什么导致了我们的宇宙?这是一个多种形式的基本问题。”

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