International Physics Masterclasses

Objevování neznámého

Naše současné chápání toho, jak hmota a síly společně utvářejí náš vesmír, bylo elegantně zformulováno do teoretického rámce nazývaného standardní model (SM). Při velmi vysokých energiích se dají očekávat projevy dosud neznámé fyziky. LHC, nazývaný někdy “stroj na objevy”, byl postaven proto, aby prozkoumal novou oblast energií – teraelektronvoltovou (TeV) škálu – a snad i odhalil některé dosud skryté vlastnosti světa.

Jak mohou gigantické experimenty jako detektor ATLAS odhalovat nová tajemství? Zvědaví a nápadití fyzikové přemýšlejí o tom, jak vysvětlit některé z hádanek, které před nás příroda klade. Své ideje se snaží zahrnout do nových a obecnějších teorií, které mohou předpovídat výsledky dosud neuskutečněných experimentů. Nové teorie často zahrnují další těžké částice hmoty nebo nosiče sil. Některé uvažují i o dalších rozměrech prostoru. Potom se provedou počítačové simulace srážek částic, do nichž jsou takové nové jevy zahrnuty.

Se simulovanými daty se provádí naprosto stejná analýza jako s těmi skutečnými. Vezměme například zobrazení srážek v programu HYPATIA, kde vybíráme stopy částic pro výpočet invariantní hmotnosti. Pokud simulovaná data zahrnují dosud neobjevenou těžkou částici, může se to například projevit v grafu invariantních hmotností, i když u hmotnosti mnohem vyšší než pro boson Z. To znamená, že metoda, kterou jste právě zvládli, identifikace rozpadů Z a rekonstrukce invariantních hmotností, je zároveň nástrojem pro objevování neznámého!