International Physics Masterclasses

Nová fyzika

Vyššou frekvenciou zrážok protónov pri vyššej energii pokračuje LHC vo svojej ceste k novej fyzike, umožňujúc fyzikom po celom svete preskúmať predtým neprebádané veľmi sľubné oblasti fyziky.

Ako súčasť pátrania po prejavoch novej fyziky na LHC sme zaviedli Z' bozón. Táto častica je ťažším partnerom Z bozónu a je predpovedaná niektorými teóriami za Štandardným modelom, ktoré vyžadujú zavedenie novej slabej sily.

Zamerajme sa na dve z najväčších hádaniek v dnešnej fyzike: povahu temnej hmoty a správanie sa gravitácie na mikroskopickej kvantovej škále.

Astronomické pozorovania založené na gravitačných efektoch nám hovoria, že 85 percent hmoty vo vesmíre je v temnej forme a že normálna hmota (atómy zložené z elektrónov a up a down kvarkov) tvorí iba 5% obsahu vesmíru. Populárnym kandidátom na častice temnej hmoty sú slabo interagujúce masívne častice, anglická skratka WIMP (Weakly Interacting Massive Particle). Kandidáti na WIMP sú očakávaní v supersymetrii, najpopulárnejšom rozšírení Štandardného modelu.

V analógii k ostatným silám prírody, gravitačná sila je prenášaná hypotetickým gravitónom, ktorý nebol zatiaľ pozorovaný. Aj keď neexistuje uspokojivý popis kvantovej gravitácie, teórie superstrún ponúkajú elegantné zahrnutie gravitácie do teoretických štruktúr. Pojem častice je nahradený rozšírenými objektmi - strunami - existujúcimi v 10 alebo 11 časopriestorových rozmeroch, teda vyžadujúcimi 6 alebo 7 ďalších rozmerov.

Existujú okrem obvyklých známych 3 priestorových rozmerov aj ďalšie, ktoré by umožňovali v ére LHC objaviť javy súvisiace s gravitáciou ako mikroskopické čierne diery a gravitóny?

Ak tieto javy existujú, mohli by byť pozorované a študované experimentami ATLAS a CMS na LHC.