Preuve de la théorie des cordes: accélérateurs de particules

Pour la physique des particules de haute énergie, les accélérateurs de particules aide théoriciens des cordes procéder à des expériences dans des appareils qu'ils contrôlent. UN accélérateur de particules

est un dispositif qui utilise de puissants champs magnétiques pour accélérer un faisceau de particules chargées jusqu'à des vitesses incroyablement rapides, puis entre en collision avec un faisceau de particules dans l'autre sens. Les scientifiques peuvent ensuite analyser les résultats de la collision.

Collisionneur d'ions lourds relativistes (RHIC)

Le Collisionneur d'ions lourds relativistes (RHIC) est un accélérateur de particules au Brookhaven National Laboratory à New York. Il est allé en ligne en 2000, après une décennie de planification et de construction.

Le nom RHIC vient du fait qu'il accélère les ions lourds - qui est, noyaux atomiques dépouillés de leurs électrons - à des vitesses relativistes (99,995 pour cent de la vitesse de la lumière) et les heurte ensuite. Parce que les particules sont des noyaux atomiques, les collisions contiennent beaucoup de puissance par rapport aux faisceaux de protons pures (si elle prend plus de temps et d'énergie pour les amener jusqu'à cette vitesse).

En claquant deux noyaux or ensemble, les physiciens peuvent obtenir une température de 300 millions de fois plus chaud que la surface du soleil. Les protons et les neutrons qui font normalement les noyaux d'or se décomposent à cette température dans un plasma de quarks et de gluons.

Ce plasma quark-gluon est prédite par la chromodynamique quantique (QCD), mais le problème est que le plasma est censé se comporter comme un gaz. Au lieu de cela, il se comporte comme un liquide. Selon Leonard Susskind, la théorie des cordes peut être en mesure d'expliquer ce comportement en utilisant une variation sur la conjecture de Maldacena. De cette façon, le plasma quark-gluon peut être décrit par une théorie équivalent dans l'univers de dimension supérieure: un trou noir, dans ce cas!

Large Hadron Collider (LHC)

Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) est un appareil massif, construit sous terre au centre de physique des particules du CERN à la frontière de la Suisse et de la France. (CERN est le centre européen de physique des particules qui était, en 1968, le lieu de naissance de la théorie des cordes.) L'accélérateur lui-même est à environ 27 kilomètres (17 miles) de circonférence, comme indiqué.

Les 9300 aimants de l'installation peuvent accélérer des protons en collision jusqu'à peut-être 14 billions d'électron-volts (TeV), bien au-delà de nos limites expérimentales actuelles. Le coût du LHC était d'environ 9 milliards de $ de cette écriture.

Le 10 Septembre 2008, le LHC est venu en ligne en lançant officiellement un faisceau de la pleine longueur du tunnel. Le 19 Septembre, une connexion électrique défectueuse a causé une rupture dans le joint de vide, entraînant une fuite de 6 tonnes d'hélium liquide.

Pour cette raison, il n'y ont pas encore y avoir de résultats expérimentaux importants du LHC, mais ils devraient être à venir. Le niveau d'énergie de 14 TeV pourrait être en mesure d'atteindre plusieurs résultats expérimentaux possibles:

• Les trous noirs microscopiques qui étayeraient les prédictions de dimensions supplémentaires

• Particule supersymétrique (sparticule) création

• La confirmation expérimentale du boson de Higgs, la dernière particule du Modèle Standard de rester inaperçu

• Preuve de recroquevillée dimensions supplémentaires

Un des plus grands éléments de preuve pour la théorie des cordes pourrait effectivement être un manque de preuves. Si les expériences du LHC enregistrent une certaine “ énergie manquante, ” un couple de possibilités pourrait apporter un soutien incroyable pour la théorie des cordes.

• Tout d'abord, les collisions pourraient créer de nouveaux sparticules qui forment la matière noire, qui se jette ensuite sur l'installation sans interagir avec la matière normale (comme, vous savez, le détecteur lui-même).

• Deuxièmement, l'énergie manquante pourrait résulter de l'énergie (ou sparticules) qui sont effectivement voyager directement dans les dimensions supplémentaires, plutôt que dans notre propre espace-temps à 4 dimensions.

Chacune de ces conclusions serait une grande découverte, et soit les particules supersymétriques ou dimensions supplémentaires aurait de profondes implications pour la théorie des cordes.

Collisionneurs de l'avenir

Les accélérateurs de particules sont si massives qu'il n'y a pas pour eux-scénographies chaque accélérateur de particules est son propre prototype. Le prochain sur les livres semble être le collisionneur linéaire international (ILC), qui est un collisionneur électron-positron. Un avantage de ceci est que les électrons et les positrons, parce qu'ils sont des particules fondamentales et des particules composites pas comme les protons, sont beaucoup moins salissant quand ils entrent en collision.

La CDI n'a pas été approuvé. Propositions, y compris l'emplacement, pourraient être votées vers 2012 et, si elle est approuvée, elle pourrait être en cours d'exécution dans les fin des années 2010. Les premières estimations pour le projet donnent un coût minimum de 6,65 G $ (excluant les petites choses comme acheter réellement le terrain et d'autres frais accessoires).

Il est également possible que le LHC pourrait être le dernier des grands accélérateurs de particules, car les nouvelles technologies proposées peuvent être développés qui permettent pour l'accélération de particules rapide qui ne nécessite pas d'installations massives.