Làm thế nào Star Trek’s Warp Drives giải quyết một trong những bí ẩn lớn nhất của vật lý | H-care.vn

Newscientist 0 lượt xem
Làm thế nào Star Trek’s Warp Drives giải quyết một trong những bí ẩn lớn nhất của vật lý

 | H-care.vn

du ngoạn giữa các vì sao

MỖI NĂM TÔI đều tham dự hội nghị Star Trek ở Las Vegas, và năm nào tôi cũng được hỏi liệu tốc độ cong vênh có bao giờ khả thi hay không. Trong đó du ngoạn giữa các vì sao vũ trụ, các loài hình người bay quanh thiên hà với tốc độ nhanh hơn ánh sáng, sử dụng các ổ dọc chạy bằng phản vật chất. Di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng là điều khó xảy ra, nhưng phản vật chất là có thật. Mỗi hạt có một đối tác của phản vật chất mà chúng ta gọi là phản hạt.

Vì vậy, với tư cách là một nhà vật lý hạt, điều tôi thực sự muốn được hỏi không phải là xác suất di chuyển quãng đường dài một cách nhanh chóng, mà là loại hạt làm nền tảng cho công nghệ hư cấu này. du ngoạn giữa các vì saoĐộng cơ phản vật chất của tương lai chạm đến một trong những bí ẩn lớn chưa có lời giải của vật lý hạt: rốt cuộc tất cả phản vật chất ở đâu?

Loại phản vật chất được biết đến nhiều nhất là positron, là phản điện tử. Positron có cùng khối lượng với electron, nhưng điện tích trái dấu. Khi vật chất va chạm với đối tác phản vật chất của nó, chúng sẽ hủy lẫn nhau. Đây không chỉ là vấn đề lý thuyết: chúng ta đã thấy phản vật chất trong phòng thí nghiệm, và không chỉ với electron và đối tác của nó.

Positron có thể được tạo ra thông qua phân rã phóng xạ. Chúng cũng được tạo ra theo cặp với các electron khi các photon cực năng, còn được gọi là tia gamma, tương tác với hạt nhân nguyên tử. Phản proton cũng đã được tạo ra, và vào năm 1995, các nhà khoa học cuối cùng đã có thể kết hợp trực tiếp positron và phản proton để tạo ra phản hydro.

Mặc dù phản vật chất là có thật, nhưng nó khá khó chế tạo trong phòng thí nghiệm. Vì vật chất và phản vật chất triệt tiêu lẫn nhau khi tiếp xúc, người ta phải tự hỏi tại sao chúng ta lại ở đây. Nếu chúng hoàn toàn trái ngược nhau, người ta có thể cho rằng cùng một lượng vật chất và phản vật chất đã được tạo ra trong Vụ nổ lớn, nhanh chóng dẫn đến sự hủy diệt và một vũ trụ trống rỗng. Thay vào đó, chúng ta đang sống trong một phiên bản vũ trụ có tính bất đối xứng cao, trong đó electron tích điện âm là hạt cơ bản tạo thành phần trung tâm của tất cả các nguyên tử, trôi nổi xung quanh quỹ đạo của chúng. Tại sao thiên nhiên chỉ sử dụng một nửa số khối xây dựng có sẵn?

du ngoạn giữa các vì saoĐộng cơ phản vật chất tương lai giải quyết một trong những bí ẩn lớn nhất chưa được giải quyết trong vật lý hạt.”

Những nỗ lực đang được tiến hành nhằm giải thích ý nghĩa của sự bất đối xứng này trong cả vật lý lý thuyết và vật lý thực nghiệm. Nhiều nhà lý thuyết tin rằng sự sai lệch không cân bằng đối với vật chất có liên quan đến sự vi phạm một thứ gọi là đối xứng chẵn lẻ điện tích, thường được các nhà vật lý gọi là đối xứng CP. Đây là một tính chất đòi hỏi tất cả các hạt phải hoán đổi cho nhau với phản hạt của chúng khi tọa độ không gian của chúng bị đảo ngược, một loại đối xứng gương. Hầu hết các hạt được quan sát đều tuân theo đối xứng CP, nhưng nó có thể bị vi phạm.

Mặc dù nổi tiếng nhất vì là cơ sở nơi lần đầu tiên phát hiện ra boson Higgs, Máy Va chạm Hadron Lớn cũng là nơi thực hiện các thí nghiệm nhằm tìm hiểu thêm về sự phá vỡ đối xứng CP.

Ví dụ, thí nghiệm làm đẹp Máy Va chạm Hadron Lớn (LHCb) tập trung đặc biệt vào vật lý b. Vật lý B không phải là về vật lý kinh phí thấp, điều mà các chính phủ của chúng ta chắc chắn mơ ước, mà là về vật lý của các quark đẹp (đôi khi được gọi là các quark đáy).

Beauty quark chỉ là một trong sáu hương vị của quark hạ nguyên tử, là thành phần cấu tạo của neutron và proton. Năm loại còn lại đều có những cái tên hấp dẫn không kém: trên, trên, dưới, lạ và quyến rũ. Lực hạt nhân “yếu” cơ bản có thể khiến các quark thay đổi hương vị, đồng thời cũng khiến các quark phá vỡ đối xứng CP. Điều này cho chúng ta manh mối quan trọng rằng có thể xảy ra vi phạm đối xứng CP, khiến các nhà lý thuyết xem xét các mô hình vật chất-phản vật chất dựa trên nó.

Ngoài các quark đẹp, LHCb còn có thể nghiên cứu các tính chất của các quark duyên. Thật thú vị, cuộc thử nghiệm gần đây đã tìm thấy bằng chứng đầu tiên về sự vi phạm CP giữa họ. Để đạt được kết quả này, LHCb đã phân tích sự phân rã của meson D°, các hạt tồn tại trong thời gian ngắn được tạo thành từ một quark charm và một phản quark up.

Kết quả này là một lời khẳng định thú vị về một hiện tượng mà các nhà khoa học đã hy vọng tìm thấy trong nhiều thập kỷ, nhưng vẫn chưa xảy ra trong phòng thí nghiệm. Khám phá này vẫn không làm thay đổi hoàn toàn quan điểm của chúng ta về vật lý bởi vì nó phù hợp với những dự đoán lý thuyết, và nó chắc chắn không phải là một động lực sai lệch. Nhưng nó gợi ý rằng, trong những điều kiện thích hợp, vi phạm CP có thể xảy ra. Có lẽ những điều kiện đó đã tồn tại trong Vụ nổ lớn, tạo ra vũ trụ gần như không có vật chất mà chúng ta thấy ngày nay.

  • Cột này sẽ xuất hiện hàng tháng. Cho tới tuần sau: gham leton

chủ đề:

See also  Louis Pasteur | Người cha táo bạo và ranh ma của ngành miễn dịch học | H-care.vn
Bài viết liên quan

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Protected with IP Blacklist CloudIP Blacklist Cloud