Vad fysiker ser när de tittar på partikelkollisioner är i princip ingenting som denna reproduktion. Hemera/ThinkStock Kommer du ihåg när Large Hadron Collider-den massiva partikelkrossaren som låg djupt under jorden på den pastorala schweiziska landsbygden-först startade 2008? Kommer du ihåg hur det förstörde hela vårt universum genom att skapa ett svart hål som svalde oss hela och slukade oss rakt in i apokalypsen?
Eller kanske kommer du inte ihåg det.
Kanske är det du tänker på den gången LHC startade i spåren av non -stop hype om hur det kan förstöra planeten. Men då, det startade, och du åt en kalkonsmörgås till lunch och fick en parkeringsbiljett den dagen. Världen, det verkade, fortsatt.
Så låt oss bara få en sak ur vägen innan vi dyker in i den spännande världen av partikelkollisioner:Precis som den första dagen i den första strålen var för den typiska icke-fysikern, de är inte så spännande.
Nu, innan du fåtöljfysiker och riktiga fysiker får ett huff, låt oss erkänna det, självklart, partikelkollisioner är spännande på ett grundläggande sätt, universell nivå. Partikelkollisioner är fysikernas motsvarighet till att ta tag i universum och slå det på huvudet, frågar om det här är på. Genom att studera partikelkollisioner, vi kan inte bara mäta vad som kan ha hänt direkt efter vårt universums födelse, men vi kan bedöma hur huvudsakliga delar fungerar och samverkar.
Med andra ord:Det är en stor grej.
Och ändå. Trots allt snack om att accelerera och krossa, om protoner som reser med nästan ljusets hastighet, om kollisioner så monumentala att folk brukade tro att de skulle riva oss alla till band ... vad forskare verkligen ser liknar inte de senaste 30 eldiga, destruktiva minuter av din typiska sommarblockerare. Inte ens när du tar hänsyn till att det händer 600 miljoner kollisioner per sekund när saken är på [källa:CERN].
Det är inte bara antiklimaxen för allt det här i slutet av världen som pratar inte. Det är det som fysiker ser när protoner kolliderar visar sig vara ... data.
För att vara rättvis, det är massor av data. Även om det skulle vara fantastiskt om fysiker tittade på en skärm som visade protoner som sprack som fyrverkerier - upplysta med etiketter som "muon!" eller "Higgs!" att enkelt identifiera sig - det är verkligen siffror och grafiska representationer som samlas in av detektorerna som "visar" fysiker vad som händer under kollisioner.
Fysiker letar efter många olika data när de studerar partikelkollisioner. Det betyder att det inte bara finns en signal att titta på - eller till och med bara en typ av detektor att mäta från. Istället, de förlitar sig på flera olika typer av detektorer för att ge dem ledtrådar om vad de observerar.
Först, de tittar på vart partiklarna som produceras vid protonkollisionen går. En spårningsenhet kan omedelbart låta dem veta några saker som partikelns laddning (positivt böjer sig åt ett håll, negativ den andra) eller partikelns momentum (hög fart går i en rak linje, låga spiraler snäva). Kom nu ihåg, de tittar inte på det faktiska spåret av en partikel. Istället, de tittar på de elektriska signalerna som en dator har spelat in, som kan ritas in i en reproduktion av sökvägen [källa:CERN].
En spårningsenhet tar inte upp neutrala partiklar, så de identifieras i en kalorimeter istället. En kalorimeter mäter energin när partiklar stoppas och absorberas. Du kan berätta för fysiker ganska specifika saker, eftersom en viss typ av kalorimeter mäter elektroner och fotoner, medan en annan är på plats för protoner och pioner [källa:CERN]. Strålningsdetektering mäter också partiklarnas hastighet. Fysiker studerar alla dessa små identifierare för att avgöra vad som händer med partiklar under och strax efter en kollision.
Alla dessa verktyg och bevisen de samlar in är vad forskare tittar på för att avgöra vad som hände under en kollision. Efter det, det är dags att undersöka eventuella konstiga eller betydande resultat de stöter på. Ett bra exempel på detta var upptäckten av Higgs boson, en liten partikel som genomsyrar universum, tillsätter massa till partiklar. Fysiker studerade datamängderna från kollisionerna för att se om Higgs -fältet skulle skjuta av en reservpartikel (ett Higgs -boson) när två protoner krossades. Tanken var ungefär som att titta på två vattendrag som ormar genom en sandstrand:Varje bäck i sig kan rinna smidigt genom sanden, men om de kraschade ihop plötsligt, ett sandkorn kunde sparka upp.
Det sandkornet var inte en blixt på skärmen. Istället, det var noggrant ritade data som samlats in från många kollisioner. Dessa siffror var, till en viss grad, matematiska sannolikheter. Andra experiment bestämde var vi behövde leta när vi hittade massekvivalenten (och därmed existensen) för Higgs [källa:Preuss].
Forskare visste också att om Higgs fanns, den måste agera på några specifika sätt (som hur den förfallit till andra partiklar). Så när de såg ett överflöd av händelser utöver vad som förutsades på en dataplott, de blev upphetsade - och de kunde börja bedöma om signalen de såg i data var något nytt [källa:CERN]. När det gäller Higgs, det var.
Så, nej-partikelfysiker får inte se svarta hål eller ens mini-Big Bangs när kollisioner inträffar. Vad de ser istället är bevis på att vissa partiklar sprängdes av under smash, och data som indikerar att det de såg var en del av en större förutsägbar modell - eller om de är ännu lyckligare, en helt ny upptäcktsväg.
Även om det skulle vara fantastiskt att bara se en fantastisk "kollision" på skärmen och sedan se en neongrön partikel dyka upp som aldrig har upptäckts tidigare, diskontera inte hur spännande det måste vara för partikelfysiker i verkligheten. Att få en hel massa data som pekar på något spektakulärt måste vara spännande, i sin egen rätt, även om det inte betyder att en partikel vinkar åt dig på den stora skärmen.
