Daļiņa Var Sūkties Zemes Mantijā

{h1}

Zinātnieki izmanto zemes mantiju, lai medītu jaunas daļiņas, piemēram, daļiņas, kuras var būt saistītas ar jaunu pamata dabas spēku.

Labs laiks būt daļiņu fiziķim. Izskatās, ka ilgi meklētās Higsa bozona daļiņas beidzot ir atrastas paātrinātājā Ženēvā, un zinātnieki tagad ir karsti vēl viena niecīga Visuma gabala takā, kas ir piesaistīta jaunam pamata dabas spēkam.

Eksperiments, kurā pati Zeme tiek izmantota kā elektronu avots, ir sašaurinājis jaunas spēka nesošās daļiņas meklēšanu, izvirzot stingrākas robežas tam, cik liels var būt spēks, ko tā nes.

Kā papildu bonuss, ja jaunā daļiņa ir īsta, tā izgaismo procesus un struktūras Zemes iekšienē, saka pētnieki no Amherstas koledžas un Teksasas Universitātes Ostinā. Eksperimenta rezultāti parādīti žurnāla Science 22. februāra numurā.

Jaunais dabas spēks nes tā saukto tālsatiksmes spin-spin mijiedarbību, sacīja galvenā pētījuma autors Lerijs Hanters, Amherstas fiziķis. Neliela diapazona vērpšanas un griešanās mijiedarbība notiek visu laiku: magnēti pielīp pie ledusskapja, jo elektroni magnētā un ledusskapja tērauda ārpuses visi griežas vienā virzienā. Bet noslēpumaināka ir mijiedarbība ar garāku diapazonu spin-spin. [Priecīgs fizika: stilīgākās mazās daļiņas dabā]

Spēks darbosies papildus četriem fiziķiem pazīstamiem pamata spēkiem: gravitācijai, elektromagnētismam un spēcīgajiem un vājajiem kodolieročiem. Daži fiziķi domā, ka šis jaunais spēks pastāv tāpēc, ka, paplašinot daļiņu fizikas standarta modeli - teoriju, kas definē vissīkāko daļiņu fiziku -, faktiski tiek prognozētas vēl neatklātas daļiņas, kuras to nestu.

Daļiņa

Ir trīs iespējas, kur rodas šis spēks. Pirmais ir daļiņa, ko sauc par daļiņu, kas dažos veidos uzvedas kā fotoni (gaismas daļiņas), bet citos - kā vielas daļiņas. Otrais ir tāds, ko sauc par Z '(izrunā "Z-prime"), Z bosona vieglāku brālēnu, kurš nes vāju kodolspēku. Gan daļiņas, gan Z ir saistītas ar pašreizējo fizisko teoriju paplašinājumiem. Un trešā iespēja ir tāda, ka vispār nav jaunu daļiņu, bet relativitātes teorijai ir kāda sastāvdaļa, kas ietekmē spin.

Pirmo reizi daļiņu ierosināja 2007. gadā Hārvardas fiziķis Hovards Georgi. Daļiņām ir noteikta masa, ja vien tie nav fotoni, kas ir bezsvara. Elektrona vai protona masa nevar mainīties neatkarīgi no tā, cik liels impulss tam ir - mainiet masu (un tādējādi arī tās enerģiju), un jūs maināt daļiņu veidu, kāda tā ir. Daļiņām būtu mainīga masas enerģija.

Lai arī zinātnieki vēl nav atraduši jaunu daļiņu, kas piesaistīta spēkam, viņi tomēr redzēja, ka liela attāluma spin-spin mijiedarbībai jābūt mazākai par 1 miljonu, nekā parādīja iepriekšējie eksperimenti. Ja spēks pastāv, tas ir tik niecīgs, ka gravitācijas spēks starp divām daļiņām, piemēram, elektronu un neitronu, ir miljons reizes spēcīgāks.

Parastais, ar ledusskapi magnēta veida mijiedarbība starp fotoniem un mijiedarbību notiek tikai ļoti nelielos attālumos. Piemēram, magnētiskie spēki samazinās, mainoties attāluma apgrieztajam kubam - dodoties divreiz tālāk, un spēka stiprums samazinās par astoņu reizi. Šķiet, ka liela attāluma vērpšanas spēki nemazinās tikpat tuvu. Fiziķi gadiem ilgi meklēja daļiņas, kuras veic šāda veida mijiedarbību, bet nav tās redzējušas. Amherst eksperiments liek stingrākas robežas tam, cik stiprs ir spēks, kas fiziķiem sniedz labāku priekšstatu par to, kur meklēt.

Zemes elektroni

Teorētiķi jau bija zinājuši, ka spēks, kuru viņi meklē, būs vājš, un to varēja noteikt tikai ļoti lielos attālumos. Tāpēc zinātniekiem bija nepieciešams radošs veids, kā to meklēt. Viņiem vajadzēja atrast vietu, kur kopā bija pieblīvētas tonnas elektronu, lai radītu spēcīgāku signālu.

"Elektroniem ir liels magnētiskais moments," sacīja Hanters. "Viņi labāk saskaņojas ar Zemes magnētisko lauku, tāpēc tie ir acīmredzama izvēle." Viss, kas iespiež to elektronu griešanos, kas sakrīt ar Zemes magnētisko lauku, mainīs šo griešanās enerģiju par nelielu daudzumu. [50 pārsteidzoši fakti par planētu Zeme]

Tātad Amherstas un Teksasas Universitātes komanda nolēma izmantot elektronus, kas atrodas Zemes mantijā, jo to ir daudz - apmēram 10 ^ 49. "Cilvēki pirms tam bija sagatavojuši spinpolarizētu neitronu un tādu paraugus," sacīja Hanters. "Viņu avots bija tuvu un kontrolējams. Bet es sapratu, ka ar lielāku avotu jūs varat iegūt labāku jutīgumu."

Iemesls ir tāds, ka, lai arī tikai viens no apmēram 10 miljoniem apvalku elektronu pielīdzinās to griešanos Zemes magnētiskajam laukam, kas atstāj no tiem 10 ^ 42. Lai arī nav iespējams tos kontrolēt tā, kā varētu rīkoties laboratorijā, ar tiem ir daudz, ar kuriem strādāt.

Elektronu karte

Vispirms zinātnieki kartēja Zemes iekšpusē esošo elektronu griešanās virzienus un blīvumu. Kartes pamatā bija Jung-Fu Lin, Teksasas universitātes ģeoloģijas zinātņu asociētā profesora un jaunā darba līdzautora Jung-Fu Lin darbs.

Kartes izveidošanai viņi izmantoja zināmo Zemes magnētiskā lauka stiprumu un virzienu visur planētas mantijā un garozā. Viņi izmantoja karti, lai aprēķinātu, cik lielu ietekmi šie elektroni uz Zemes būtu atstājuši uz griešanās jutīgiem eksperimentiem, kuri tika veikti Sietlā un Amherstā.

Pēc tam Amherst komanda pielietoja magnētisko lauku subatomisko daļiņu grupai - šajā gadījumā neitroniem - un cieši apskatīja to griezienus. Sietlas grupa apskatīja elektronus.

Griezienu enerģijas izmaiņas šajos eksperimentos bija atkarīgas no virziena, uz kuru tie norādīja. Griezieni griežas ap piemērotajiem magnētiskajiem laukiem ar atšķirīgu frekvenci. Ja apvalkā esošie elektroni pārraida kādu spēku, kas tos ietekmē, tas jāparāda kā izmaiņas laboratorijā esošajām daļiņām.

Eksperiments ne tikai sašaurināja jauno spēku meklēšanu, bet arī norādīja uz citu veidu, kā izpētīt Zemes iekšieni. Šobrīd Zemes interjera modeļi dažreiz sniedz nekonsekventas atbildes uz jautājumu, kāpēc, piemēram, seismiskie viļņi izplatās caur mantiju tā, kā to dara. Piektais spēks būtu veids, kā "nolasīt" tur esošās subatomiskās daļiņas - un tas varētu palīdzēt zinātniekiem izprast neatbilstību. Tas arī palīdzētu ģeozinātniekiem redzēt, kāda veida dzelzs tur atrodas un kāda ir tā faktiskā struktūra. "Tas mums sniegtu informāciju, kurai lielākoties mums nav piekļuves," sacīja Lins.

Redaktora piezīme: Šis raksts ir atjaunināts, lai labotu fiziķa Lerija Hantera uzvārdu.

Sekojiet WordsSideKick.com vietnē Twitter @wordssidekick. Mēs arī esam ieslēgti Facebook.


Video Papildinājums: .




Pētniecība


Cilvēku Kompostēšana Drīz Var Būt Likumīga Vašingtonas Štatā
Cilvēku Kompostēšana Drīz Var Būt Likumīga Vašingtonas Štatā

Kā Darbojas Esp
Kā Darbojas Esp

Zinātne Ziņas


Sievietes 90 Mārciņu Smags Gļotu Piepildīts Audzējs Ķirurģiski Noņemts
Sievietes 90 Mārciņu Smags Gļotu Piepildīts Audzējs Ķirurģiski Noņemts

50 Pasakaini 4. Jūlija Fakti: Ugunīga Uguņošana
50 Pasakaini 4. Jūlija Fakti: Ugunīga Uguņošana

Viesuļvētras Simulators, Lai Uzspiestu Īstās Mājas
Viesuļvētras Simulators, Lai Uzspiestu Īstās Mājas

Obama Tīras Enerģijas Progresu Sauc Par “Neatgriezenisku”
Obama Tīras Enerģijas Progresu Sauc Par “Neatgriezenisku”

Senās Nogrimušās Salas Atrodas Kalifornijas Štatā
Senās Nogrimušās Salas Atrodas Kalifornijas Štatā


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com