Październik 2021

Fizycy znaleźli ślady istnienia „sąsiada” bozonu Higgsa

Analizując dane z Wielkiego Zderzacza Hadronów, naukowcy odkryli ślady istnienia nieznanego wcześniej ciężkiego bozonu cechującego.

 

Odkrycie bozonu Higgsa było wielkim triumfem Modelu Standardowego, ale jego odkrycie nie położyło kresu innym nośnikom fundamentalnych oddziaływań o podobnych masach i właściwościach. Teraz pojawiły się dowody na to, że takie bozony mogą istnieć. Istnieje wiele teorii rozszerzających Model Standardowy - teorię opisującą większość oddziaływań wszystkich cząstek elementarnych znanych nauce. Teorie te sugerują, że oprócz odkrytych już nośników oddziaływań istnieją superciężkie bozony. 

 

Ich rolę przypisują sobie oba ciężkie odpowiedniki bozonu Higgsa w teoriach z dwiema „boskimi cząstkami” i innymi obiektami mikroświata. Jednak do tej pory fizycy nie byli w stanie znaleźć ani jednego wiarygodnego śladu ich istnienia. Fizycy pod kierunkiem profesora Uniwersytetu w Zurychu Andreasa Crivellina otrzymali pierwszy taki dowód podczas analizy danych, które zostały zebrane przez detektory ATLAS i CMS podczas ostatniego cyklu pracy LHC.

Naukowcy skoncentrowali swoje wysiłki na poszukiwaniu śladów rozpadu jeszcze nieodkrytych ciężkich bozonów, których masa może być kilkakrotnie większa od masy bozonu Higgsa. W przebiegu rozpadów tych cząstek, na co wskazują obliczenia fizyków teoretycznych, powinny pojawić się „boskie cząstki” i jeszcze jeden rodzaj nieodkrytych jeszcze cząstek, zbliżony masą i innymi cechami do bozonu Higgsa.

 

Z kolei rozpady tych bozonów spowodują powstanie par wysokoenergetycznych fotonów lub par cząstek odwrotnie naładowanych i zawierających superciężkie tak zwane „ładne” kwarki. Opierając się na tych pomysłach, Crivellin i jego koledzy próbowali znaleźć ślady tych ciężkich bozonów w dostępnych danych z LHC.

 

Udało im się znaleźć ślady takich rozpadów, których analiza wskazuje na istnienie nieznanego wcześniej bozonu, bardzo zbliżonego masą do „boskiej cząstki” Higgsa (odpowiednio 151 GeV i 125 GeV). Są na to wskazówki zarówno w danych ATLAS, jak iw pomiarach CMS, a ich istotność statystyczna prawie osiąga poziom odkrycia -jeden błąd na 1,5 miliona prób.

 

Jak liczą fizycy, w przyszłym roku uzyskają brakujące dane w toku kolejnych obserwacji rozpadów różnych cząstek zawierających „ładne” kwarki, a także innych konsekwencji zderzeń cząstek w pierścieniu zderzacza. Potwierdzenie odkrycia „sąsiada” bozonu Higgsa pomoże wyjaśnić niektóre z dobrze znanych i niedawno odkrytych anomalii we właściwościach i zachowaniu mezonów i innych cząstek.

Dodaj komentarz

loading...

Rewolucja w fotowoltaice! Kwantowy „efekt karnawału” zwiększy wydajność ogniw solarnych

Międzynarodowa grupa naukowców, kierowana przez specjalistów z National Research Nuclear University MEPhI (NRNU MEPhI) zdołałą zademonstrować elektrodynamiczny efekt  kwantowy. Zdaniem autorów pracy uzyskane wyniki pozwolą kilkukrotnie zwiększyć wydajność ogniw słonecznych, organicznych diod elektroluminescencyjnych oraz innych urządzeń fotowoltaicznych. Artykuł został opublikowany w czasopiśmie Chemical Science.

 

Ekscyton to quasicząstka, powstała w wyniku korelacji elektronu i dziury będących wynikiem oddziaływania kulombowskiego pomiędzy nimi. Pojęcie „ekscytonu”, pozwala opisać z dużą dokładnością np. właściwości elektryczne półprzewodników organicznych podczas interakcji ze światłem. Jednym z efektów w półprzewodnikach organicznych, dla których używa się terminu „ekscyton”, jest rezonansowy transfer energii Forstera (FRET), który jest stosowany w technologii medycznej. Polega on na przenoszeniu energii bez strat pomiędzy dwoma stanami ekscytonowymi w różnych cząsteczkach znajdujących się w niewielkiej odległości od siebie.


Ekscyton w krysztale

W nowym artykule zespołu badawczego zademonstrowano możliwość kontrolowania właściwości przejść ekscytonowych za pomocą efektu  tak zwanego „silnego sprzężenia”. W standardowych warunkach przeniesienie następuje w określonym kierunku, od cząsteczki donorowej do cząsteczki akceptorowej.  Aby szerzej wykorzystać potencjał tego zjawiska chociażby w fotowoltaice, konieczne było doświadczalne zarejestrowanie i zbadanie tzw. efektu karnawałowego, który polega na kontrolowanej zmianie kierunku przekazywania energii pomiędzy ekscytonami różnych cząsteczek.

 

Praktycznym rezultatem tych prac, jest możliwość radykalnego zwiększenia wydajności urządzeń fotowoltaicznych, które zamieniają energię świetlną na energię elektryczną. Można to osiągnąć poprzez zbieranie energii ze stanów ekscytonowych, która jest utracona przy wykorzystaniu tradycyjnych technik. System stworzony w NRNU MEPhI może również posłużyć do precyzyjnego sterowania reakcjami chemicznymi, a także do rozwoju optycznie sterowanych technologii obrazowania w diagnostyce medycznej i pokrewnych jej dziedzinach.

 

Dodaj komentarz

loading...