Parçacık Fizikçileri Yeni Bir İkilik Üzerine Bulmaca Yapıyor

Bir kez bulunduğunda, bu esrarengiz kurallar, parçacık fizikçilerinin geleneksel yaklaşımla elde edebileceklerinden çok daha yüksek hassasiyet seviyelerinde saçılma genliklerini hesaplamalarına yardımcı oldu. Yeniden yapılanma ayrıca Dixon ve işbirlikçilerinin görünüşte alakasız iki saçılma genliği arasındaki gizli bağlantıyı tespit etmelerine izin verdi.

Antipod Haritası

Dualitenin kalbinde “antipod haritası” bulunur. Geometride, bir antipod haritası bir küre üzerinde bir nokta alır ve koordinatları tersine çevirerek sizi doğrudan kürenin merkezinden diğer taraftaki bir noktaya gönderir. Şili’den Çin’e bir çukur kazmanın matematiksel karşılığı.

Saçılma genliklerinde, Dixon’ın bulduğu antipod haritası biraz daha soyut. Genliği hesaplamak için kullanılan harflerin sırasını tersine çevirir. Bu antipod haritasını, iki gluonun dörde dönüşmesi için saçılma genliğindeki tüm terimlere uygulayın ve (basit bir değişken değişikliğinden sonra) bu, iki gluonun bir gluon artı bir Higgs olması için genliği verir.

Dixon’ın DNA analojisinde, ikilik, genetik bir diziyi geriye doğru okumak ve orijinal dizi tarafından kodlananla alakasız tamamen yeni bir proteini kodladığını fark etmek gibidir.

“Hepimiz antipod haritasının işe yaramaz olduğuna ikna olmuştuk. Herhangi bir fiziksel önemi ya da anlamlı bir şey yapması görünmüyordu” dedi. Matt von Hippel, Kopenhag’daki Niels Bohr Enstitüsü’nde araştırmaya dahil olmayan bir genlik uzmanı. “Ve şimdi onu kullanan tamamen açıklanamaz bir ikilik var, ki bu oldukça vahşi.”

Bizim Dünyamız Değil

Şimdi iki büyük soru var. Birincisi, dualite neden var? İkincisi, gerçek dünyada da benzer bir bağlantı bulunacak mı?

Dünyamızı oluşturan bilinen 17 temel parçacık, bir dizi denkleme uyar. Parçacık fiziğinin Standart Modeli. Standart Modele göre, atom çekirdeklerini birbirine yapıştıran kütlesiz parçacıklar olan iki gluon, birbirleriyle kolayca etkileşerek kendi sayılarını ikiye katlayarak dört gluon haline gelir. Ancak, bir gluon ve bir Higgs parçacığı üretmek için, çarpışan gluonların önce bir kuark ve bir antikuark haline dönüşmesi gerekir; bunlar daha sonra gluonların karşılıklı etkileşimlerini yöneten güçten farklı bir kuvvet aracılığıyla bir gluon ve bir Higgs’e dönüşür.

Bu iki saçılma süreci, biri Standart Modelin tamamen farklı bir bölümünü içeren o kadar farklıdır ki, aralarında bir ikilik olması çok şaşırtıcı olurdu.

Ancak, Dixon ve meslektaşlarının üzerinde çalıştığı basitleştirilmiş parçacık fiziği modelinde bile antipodal ikilik beklenmedik bir durum. Oyuncak modelleri, saçılma genliklerinin daha kesin hesaplamalarını sağlayan ekstra simetrilere sahip kurgusal gluonları yönetir. İkilik, bu gluonları içeren bir saçılma sürecini ve farklı bir teori tarafından tanımlanan parçacıklarla harici bir etkileşim gerektiren süreci birbirine bağlar.

Dixon, ikiliğin nereden geldiğine dair çok belirsiz bir ipucuna sahip olduğunu düşünüyor.

Volovich ve meslektaşları tarafından bulunan ve hangi kelime kombinasyonlarına saçılma genliğinde izin verildiğini belirleyen açıklanamaz kuralları hatırlayın. Kurallardan bazıları, iki-gluon-gluon-artı-Higgs genliğinde hangi harflerin yan yana görünebileceğini keyfi olarak kısıtlıyor gibi görünüyor. Ancak bu kuralları dualitenin diğer tarafına aktarın ve bir dizi kurala dönüşürler. yerleşik kurallar nedenselliği sağlayan – gelen parçacıklar arasındaki etkileşimlerin, giden parçacıklar ortaya çıkmadan önce gerçekleştiğini garanti eden.

Dixon için bu, iki genlik arasındaki daha derin bir fiziksel bağlantıya dair küçük bir ipucu ve Standart Modelde de benzer bir şeyin olabileceğini düşünmek için bir neden. “Ama oldukça zayıf,” dedi. “İkinci el bilgi gibi.”

Birbirinden farklı fiziksel fenomenler arasındaki diğer ikilikler zaten bulunmuştur. Örneğin, yerçekimi olmayan teorik bir dünyanın yerçekimi olan bir dünyaya ikili olduğu AdS-CFT yazışması, 1997’deki keşfinden bu yana binlerce araştırma makalesini ateşledi. Ancak bu ikilik de, gerçek evreninkinden farklı olarak çarpık bir geometriye sahip kütleçekimsel bir dünya için mevcuttur. Yine de, birçok fizikçi için, dünyamızda birden fazla ikiliğin neredeyse geçerli olduğu gerçeği, bu şaşırtıcı bağlantıların tezahür ettiği her şeyi kapsayan bir teorik yapının yüzeyini kazıyabileceklerini ima ediyor. Dixon, “Bence hepsi hikayenin bir parçası” dedi.

Orijinal hikaye izniyle yeniden basıldı Quanta Dergisi, editoryal açıdan bağımsız bir yayın Simons Vakfı Misyonu, matematik ve fiziksel ve yaşam bilimlerindeki araştırma gelişmelerini ve eğilimlerini kapsayarak halkın bilim anlayışını geliştirmektir.