대형 강입자 충돌기(Large Hadron Collider)를 통해 우주의 근본적인 힘을 밝혀낸 역사적인 성과

CMS 협력에 참여하고 있는 로체스터 대학의 연구원들 CERN우리는 입자물리학의 표준모델에 대한 이해를 향상시켜 전자기약 혼합각 측정에 있어 상당한 진전을 이루었습니다.

그들의 연구는 우주의 근본적인 힘을 설명하는 데 도움이 되며, 이후 발생한 것과 유사한 조건을 탐구하는 대형 강입자 충돌기(Large Hadron Collider)에서의 실험과 같은 실험을 통해 뒷받침됩니다. 대폭발.

우주의 비밀을 밝혀내세요

우주의 비밀을 해독하기 위한 탐구에서 로체스터 대학의 연구자들은 CERN으로 알려진 유럽 핵 연구 기구의 국제 협력에 수십 년 동안 참여해 왔습니다.

특히 CMS(Compact Muon Solenoid) 협력 내에서 CERN의 광범위한 참여를 바탕으로 Rochester 팀은 Ari Budek, George E. Buck – 최근 획기적인 성과입니다. 그들의 성과는 입자 물리학의 표준 모델의 기본 구성 요소인 약전위 혼합 각도를 측정하는 데 중점을 두고 있습니다. 이 모델은 입자가 상호 작용하는 방식을 설명하고 물리학 및 천문학의 광범위한 현상을 정확하게 예측합니다.

Budick은 “전자약력의 혼합 각도에 대한 최근 측정은 CERN의 양성자 충돌로부터 계산되었기 때문에 매우 정확하며 입자 물리학에 대한 이해를 향상시킵니다.”라고 말했습니다.

그만큼 콘텐츠 관리 시스템에서의 협업 CMS 협업은 우주의 기본 법칙을 더 잘 이해하기 위해 전 세계 입자 물리학 커뮤니티 구성원을 한자리에 모았습니다. Bodek 외에도 CMS 협업 프로젝트의 Rochester 그룹에는 수석 연구원인 물리학 교수인 Regina DeMina와 물리학 부교수인 Aran Garcia Bellido, 박사후 연구원, 대학원 및 학부생이 포함되어 있습니다.

로체스터 대학교 연구원들은 2012년 힉스 입자 발견에서 핵심 역할을 수행하는 것을 포함하여 CMS(Compact Muon Solenoid) 협력의 일환으로 CERN에서 오랫동안 일해 왔습니다. 저작권: Samuel Joseph Herzog; 줄리안 마리우스 우르단

CERN의 발견과 혁신의 유산

스위스 제네바에 위치한 CERN은 세계 최대의 입자물리학 연구소이며 선구적인 발견과 최첨단 실험으로 유명합니다.

Rochester 연구원들은 CMS 협력의 일환으로 CERN에서 오랫동안 일해 왔으며, 여기에는 주요 역할을 포함합니다. 2012년 힉스 보손 발견– 우주 질량의 기원을 설명하는 데 도움이 되는 소립자.

공동 작업에는 세계에서 가장 크고 강력한 입자 가속기인 CERN의 대형 강입자 충돌기(Large Hadron Collider)에 내장된 뮤온 솔레노이드 탐지기에서 수집한 데이터를 수집하고 분석하는 작업이 포함됩니다. LHC는 지하에 건설된 17마일 길이의 초전도 자석 고리와 가속기 구조물로 구성되어 있으며 스위스와 프랑스 국경을 따라 뻗어 있습니다.

LHC의 주요 목적은 물질의 기본 구성 요소와 이를 지배하는 힘을 탐구하는 것입니다. 이는 양성자 또는 이온 빔을 빛의 속도에 가깝게 가속하고 매우 높은 에너지에서 서로 충돌함으로써 달성됩니다. 이러한 충돌은 빅뱅 이후 1000분의 1초 동안 존재했던 것과 유사한 조건을 재현하여 과학자들이 극한 조건에서 입자의 거동을 연구할 수 있게 해줍니다.

통일군 해체

19세기에 과학자들은 전기와 자기의 서로 다른 힘이 서로 연결되어 있다는 사실을 발견했습니다. 변화하는 전기장은 자기장을 생성하고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이 발견은 빛을 파동으로 묘사하고 전기장과 자기장이 어떻게 상호 작용하는지 설명하는 것과 함께 광학의 많은 현상을 설명하는 전자기학의 기초를 형성했습니다.

이러한 이해를 바탕으로 1960년대 물리학자들은 전자기학이 또 다른 힘, 즉 약력과 관련되어 있음을 발견했습니다. 약력은 원자핵 내에서 작용하며 방사성 붕괴 및 태양 에너지 생산에 연료를 공급하는 것과 같은 과정을 담당합니다. 이 발견은 전자기학과 약력이 실제로는 통일된 약력 상호작용이라고 불리는 통일된 힘의 저에너지 표현이라고 가정하는 약전기약 이론의 발전으로 이어졌습니다. 힉스 보손(Higgs boson)과 같은 주요 발견이 이 개념을 확증해 주었습니다.

전기약자 상호작용의 발전

CMS 팀은 최근 CERN의 대형 강입자 충돌기(Large Hadron Collider)에서 수십억 개의 양성자 충돌을 분석하여 이 이론에 대한 가장 정확한 측정 중 하나를 수행했습니다. 그들의 초점은 전자기력과 약력이 함께 혼합되어 입자를 형성하는 방법을 설명하는 매개변수인 약한 혼합 각도를 측정하는 데 있었습니다.

전기약성 혼합 각도에 대한 이전 측정은 과학계 내에서 논란을 불러일으켰습니다. 그러나 최신 결과는 입자 물리학의 표준 모델의 예측과 밀접하게 일치합니다. Rochester 대학원생 Rice Taus와 박사후 연구원 Aliko Khokhonishvili는 이 측정에 내재된 방법론적 불확실성을 줄이고 정확성을 높이기 위해 새로운 기술을 구현했습니다.

약한 혼합 각도를 이해하면 우주의 서로 다른 힘이 어떻게 가장 작은 규모에서 함께 작용하는지 밝혀지고 물질과 에너지의 근본적인 본질에 대한 이해가 깊어집니다.

“Rochester 팀은 2010년부터 혁신적인 기술을 개발하고 이러한 전기 약성 매개변수를 측정한 다음 이를 대형 강입자 충돌기에서 구현해 왔습니다.”라고 Budick은 말합니다. “이러한 새로운 기술은 표준 모델 예측의 정확성 테스트의 새로운 시대를 예고했습니다.”

CMS Collaboration은 유럽 원자력 연구 기구(CERN)의 대형 강입자 충돌기에서 Compact Muon Solenoid(CMS) 실험을 담당하는 국제 과학 협력입니다. 이번 협력에는 50개국, 200개 이상의 기관에서 온 4,000명 이상의 과학자들이 모여 고에너지 물리학 연구를 수행하고, 2012년 유명한 힉스 보손 발견을 포함해 입자와 기본 힘을 탐구합니다.