science >> Wetenschap >  >> Fysica

Een quark als geen ander:zoeken naar onderste quark

De natuurkundige Usha Mallik van de Universiteit van Iowa loopt voorop in de zoektocht naar het bestaan ​​van een deeltje waarvan wordt aangenomen dat het massa aan alle materie geeft. Haar groep hielp bij het bouwen en exploiteren van een subdetector bij de Large Hadron Collider, een deeltjesversneller in Zwitserland, om te zoeken naar onderste quarks, waarvan men denkt dat ze verschijnen wanneer een Higgs-deeltje vervalt. Krediet:Tim Schoon, Universiteit van Iowa

Een natuurkundige van de University of Iowa loopt voorop bij de zoektocht naar een ontbrekend deeltje dat zou kunnen bewijzen of het Higgs-deeltje - waarvan men denkt dat het massa aan alle materie geeft - bestaat.

Usha Mallik en haar team gebruikten een subsidie ​​van het Amerikaanse ministerie van Energie om een ​​subdetector te bouwen bij de Large Hadron Collider, 's werelds grootste en krachtigste deeltjesversneller, gevestigd in Zwitserland. Ze voeren experimenten uit op de subdetector om te zoeken naar een paar bottom-quarks - subatomaire yin-en-yang-deeltjes die ongeveer 60 procent van de tijd dat een Higgs-deeltje vervalt, geproduceerd zouden moeten worden.

Bewijs van deze bodem-quarks zou het bestaan ​​van het Higgs-deeltje bevestigen, soms aangeduid als het 'God-deeltje'. De schijnbare ontdekking van de Higgs in 2012 leek het standaardmodel te ondersteunen, de heersende theorie in de natuurkunde over hoe de wetten die het universum beheersen werken.

Maar sinds die vondst, er is een hapering geweest:de bottom-quarks die naar verwachting zullen voortkomen uit het verval van een Higgs-deeltje, moeten nog worden gezien, en wetenschappers hebben dat nodig om de Higgs zeker te weten, in feite, bestaat.

"Totdat we zeker weten of het een standaardmodel Higgs is of een bedrieger vermengd met een ander soort Higgs, we zijn wanhopig om te leren wat er verder gaat dan het standaardmodel. De Higgs is ons venster voorbij het standaardmodel, ' zegt Mallik.

Nog altijd, de zoektocht blijft ingewikkeld:een Higgs-deeltje wordt ongeveer eens in de 10 biljoen pogingen gemaakt. Bovendien, Higgs-bosonen vervallen vrijwel onmiddellijk in andere deeltjes nadat ze zijn geproduceerd, wat het detecteren en definiëren van hun rottende bestanddelen, zoals de onderste quarks, nog uitdagender maakt.

Mallik en haar team hopen bodem-quarks te observeren door de rommel na de botsing te volgen die ontstaat door het verval van de Higgs of andere nieuwe zware deeltjes die erop lijken.

"Het is eigenlijk identificeren, die speld in de hooiberg plukken terwijl je niet door iets anders voor de gek wordt gehouden, " zegt Mallik, die het afgelopen studiejaar bij ATLAS heeft doorgebracht, een van de vier deeltjesdetectoren bij de Large Hadron Collider. "Dat is de uitdaging."

Mallik, drie postdoctorale onderzoekers, een afgestudeerde student, en een software-engineer van de gebruikersinterface zijn allemaal bij ATLAS geweest om de omvangrijke gegevens te doorzoeken die door de botsingen zijn geproduceerd. Hun werk wordt gefinancierd via het High Energy Physics-programma, onderdeel van het U.S. Department of Energy's Office of Science.

Anindya Ghosh, een eerstejaars student UI-afgestudeerde uit India trad in 2015 toe tot de groep van Mallik nadat ze haar het jaar ervoor had horen spreken aan het Indian Institute of Technology in Madras, Indië. Ghosh werkte het grootste deel van de afgelopen zomer met de ATLAS-experimenten.

Hij noemt het "een fantastische plek" om te zijn, met honderden wetenschappers, studenten, en docenten sloten zich aan bij dezelfde zoektocht.

"Het is echt een geweldige kans voor een nieuwe student zoals ik om te leren van de experts, "zegt Gosh.

De poging om de fundamenten van het universum - en het menselijk bestaan ​​- te begrijpen, heeft Mallik altijd gefascineerd.

"Het heeft me altijd geïnteresseerd, ' zegt ze. 'Hoe zijn we ontstaan? Wat leidde tot ons universum? Het is een fundamentele vraag in vele vormen."