Welche Beschleunigerenergien und -typen würden benötigt, um die elektroschwache Vereinigung zu erforschen, und falls verfügbar, was wären die wahrscheinlichen Observablen?
Stilez
Die Frage bezog sich ursprünglich auf elektrostark, aber ich wollte eigentlich nach elektroschwach fragen. Zur Behebung bearbeitet, aber deshalb gibt es eine Antwort, die auf ES verweist, nicht auf EW - das ist mein Problem.
Im Großen und Ganzen wie die Frage stellt.
Der 7~8 TeV LHC war ausreichend, um das Skalarfeld von Highs zu verifizieren. Extrapolierend, könnte man Ausrüstung benötigen, die vielleicht eine Größenordnung mehr ist als einige Teilchen oder Phänomene, um die Phänomene mit Leichtigkeit sicher zu erforschen, zu erkennen und zu verifizieren. Aber vielleicht nicht – weitaus niedrigere Energien in anderen Beschleunigern waren in der Lage, beim Higgs Fuß zu fassen und haben dies möglicherweise im Laufe der Zeit bewiesen, obwohl sie langsamer waren, statistisch überzeugende Daten zu sammeln.
Eine ähnliche Situation besteht für die elektrostarke schwache Vereinigung wie bei den Highs in den 1990er bis 2000er Jahren - wir sind fest davon überzeugt, dass dies bei einer bestimmten Energie geschieht, Modelle deuten stark darauf hin, wie es passiert und welche Observablen existieren könnten (im Gegensatz zu GUT, das viel weniger klar ist ) und eine Vorstellung von den möglichen Energiebereichen.
(Natürliche Experimente könnten auch ultrahochenergetische Teilchen umfassen, obwohl unklar ist, ob diese entweder nützliche Observable produzieren oder diese Energien tatsächlich oft genug erreichen, um nützlich zu sein).
Aber wie zugänglich/realistisch sind die Energien, die benötigt werden, um die elektrostarke schwache Vereinigung zu erforschen? Was ist wahrscheinlich beteiligt, wenn wir das Phänomen experimentell beobachten oder verifizieren wollten, selbst wenn es bei weniger als idealen Energien ist?
Da sich das Verhalten von Quantenfeldern als Folge des Phänomens ändert, könnte dies nützlich (sehr charakteristische Observables) oder nicht hilfreich sein (zum ersten Mal in der menschlichen Erfahrung, Grundlagen, die Atome und subatomare Teilchen zusammenhalten und ihr Verhalten steuern Nr existieren nicht mehr in gleicher Form). Welche Auswirkungen hat dies auf solche Experimente, und was können wir hoffen zu beobachten?
(Ich gehe davon aus, dass es eine breite Palette von Observablen geben könnte, wie bei den Higgs:
- Einige werden bei niedrigerer Energie beobachtbar sein, aber zumindest vermuten lassen, dass es passiert ist,
- Einige werden "goldene" Observables sein, die die aufgetretene Veränderung deutlich zeigen,
- Andere benötigen mehrere anhaltende (oder seltene) Beobachtungen oder höhere Energien, um statistisch belastbare Ergebnisse zu liefern.
Ich interessiere mich für alle 3 Antworten, aber die ersten 2 sind wichtig, da sie zumindest eine minimale Überprüfung und Datenerfassung ermöglichen würden.)
Antworten (1)
anna v
Die Berechnungen wurden für das Urknallmodell durchgeführt :
Man kann sehen, dass die elektroschwache Vereinigung in der Größenordnung von 100 GeV durchschnittlicher Energien der Teilchen im Universum zu einem Zeitpunkt von auftritt , während die Vereinigung des Elektroschwachen mit dem Starken bei geschieht GeV, bei ~ .
Solche Energien können unmöglich in einem Beschleuniger erzeugt werden. Studien zur kosmischen Strahlung, möglicherweise, aber es gibt keine Kontrolle der Eingangsenergien, es wird viel Einfallsreichtum erforderlich sein, um bestimmte Modelle zu testen.
Bearbeiten Sie nach Bearbeitung der Frage, die Phänomenologie für elektroschwaches Brechen im Labor haben möchte.
Wie ich bereits sagte, wurde dies für kosmologische Zwecke untersucht, bei denen die durchschnittlichen Wechselwirkungsenergien über die Schwelle gehen, im elektroschwachen Bereich über 100 GeV.
Es gibt Experimente, die das Quark-Gluon-Plasma am LHC untersuchen, aber keines davon diskutiert eine Phänomenologie von Quark-Massen, die auf Null zurückgesetzt werden, soweit ich sehen kann, und in einigen Modellen werden zum Beispiel Massen für die Quarks hier verwendet .
Dies lässt sich anhand des Phasendiagramms erklären:
Wobei ersichtlich ist, dass bei Energien über dem elektroschwachen Symmetriebruch von 100 GeV nicht unbedingt die Bildung eines Quark-Gluon-Plasmas stattfindet.
Aus dem, was ich beim Durchsuchen dieses gelben Berichts nach zukünftigen Vorhersagen für den geplanten FCC-Collider gesammelt habe , wird die Energiedichte doppelt so hoch sein wie die der LHC-Ionenkollisionen, Zu , zum Zeitpunkt des (ihre Abbildung 2 rechts), die weit unter der Skala in der Urknall-Abbildung oben liegt, so dass zukünftige Collider Zugang zu Plasma gewähren werden, aber noch nicht auf der elektroschwachen Bruchskala. Dies erklärt, warum Recherchen keine Hinweise auf die Phänomenologie des elektroschwachen Plasmabruchs bringen.
Es muss also ein zukünftiger Einfallsreichtum in Kollision sein (weit nach meinem "Datum von" :)), der eine experimentelle Überprüfung bringen kann.
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