International Physics Masterclasses

Nová fyzika

Tím, že LHC sráží protony při vyšších energiích a vyšší frekvenci srážek, pokračuje ve vzrušující "výpravě" za novou fyzikou a umožňuje fyzikům z celého světa prozkoumat dosud neprobádané oblasti plné nových příslibů.

Pátrání po nových fyzikálních jevech na LHC zahrnuje boson Z'. Tato částice je jakýmsi hmotnějším partnerem bosonu Z a její existenci předpovídají některé teorie za rámcem standardního modelu (SM), které vyžadují zavedení další slabé síly.

Soustřeďme se na dvě největší záhady současné fyziky - podstatu temné hmoty a chování gravitace na mikroskopické kvantové škále.

Z astronomických pozorování zahrnujících efekty gravitace vyplývá, že 95% hmoty a energie ve vesmíru je "něco jiného", zatímco "obyčejná" hmota (atomy složené z elektronů a kvarků up a down) tvoří jen asi 5% obsahu vesmíru. Temná hmota představuje asi 25%, zbytek (zhruba 70%) je ještě záhadnější substance známá jako temná energie. Populárními kandidáty na částice temné hmoty jsou tzv. částice WIMP (weakly interacting massive particles - slabě interagující hmotné částice). Částice, které by mohly být WIMP, popisuje i teorie zobecňující standardní model a nazývaná supersymetrie.

Podobně jako další fundamentální síly přírody, i gravitační síla by měla mít svůj nosič - dosud hypotetický a experimentem nepotvrzený graviton. Zatím nebyl zformulován žádný uspokojivý kvantový popis gravitace. Určité typy gravitace dokáže do svého rámce zahrnout teorie superstrun. V ní je pojem částic nahrazen "rozprostřenými" útvary - strunami - jež existují v 10 (či dokonce 11) prostoročasových dimenzích. Teorie strun je jednou z teorií, jež zavádí pojem dodatečných prostorových dimenzí.

Existuje tedy více prostorových dimenzí než obvyklé a známé 3, což by umožnilo pozorovat v éře LHC efekty související s gravitací, jako mikroskopické černé díry nebo gravitony?

Pokud to tak je, tyto nové jevy objeví a prozkoumají experimenty ATLAS a CMS na LHC.