Выбор фона:
Форум » Самое обсуждаемое » Горячие темы » Прогулки в Квантовом Мире (открытия, гипотезы, мнения, просто о сложном)
Прогулки в Квантовом Мире
sprint22Дата: Понедельник, 09.12.2019, 00:23 | Сообщение # 2116
Группа: Проверенные
Сообщений: 13464
Статус: Оффлайн
kvantic,

Протон и нейтрон



Полюбил протон нейтрона,
Втихаря сказал ему:
«Здесь, в ядре, с тобой мы – дома,
Места нету никому!

Мы, сплетясь в единой силе –
Держим твёрдо элемент! (водород – Н)
Что б мы в душах не носили, –
Связь – важнейший наш момент!

Мы вдвоём – такая пара!
И в молекуле – взлетим… (в молекуле воды, Н2О)

Над водой, где тополь старый,
Где скрипят коряги даром,
Где лягушек трески-свары, -

Мы, в воды составе яром, -
За потоком последим! (превратившись в водяной пар)

Самый первый, и простейший –
Элемент наш водород!
Он в табличии – первейший, (Таблица Менделеева)
Очень чистенький, новейший –
В первой клеточке живёт!

Все вселенские процессы
Начинаются с него…
Атом – словно тень принцессы,
Атом – курс на все прогрессы,
 
SolderДата: Среда, 11.12.2019, 20:30 | Сообщение # 2117
Группа: Проверенные
Сообщений: 760
Статус: Оффлайн
Прикольно
 
kvanticДата: Среда, 11.12.2019, 21:00 | Сообщение # 2118
Группа: Проверенные
Сообщений: 13394
Статус: Оффлайн
sprint22, to be continued?
 
kvanticДата: Четверг, 12.12.2019, 15:27 | Сообщение # 2119
Группа: Проверенные
Сообщений: 13394
Статус: Оффлайн
Продолжим изучать протон. После замечательного лирического описания, любезно предоставленного нам спринтом. smile

Отличный вопрос.

Столкновения протонов против мини-столкновений кварков, глюонов и антикварков

Столкновения протонов на БАК происходят с определённой энергией.
Это было 7 ТэВ = 7000 ГэВ в 2011 году, и 8 ТэВ = 8000 ГэВ в 2012-м.
Эти мини-столкновения несут в себе малую долю общей энергии столкновения протонов.
Но специалистам по физике частиц в основном интересны столкновения кварка одного протона с антикварком другого протона, или столкновениях двух глюонов, и т.п. – то, что может привести к появлению по-настоящему нового физического явления.
Но какую часть этой энергии они могут переносить, и зачем нужно было увеличивать энергию столкновений с 7 ТэВ до 8 ТэВ?

Ответ – на рис. 4.
На графике показано количество столкновений, зафиксированных в детекторе ATLAS.
В данных от лета 2011 года участвуют рассеяние кварков, антикварков и глюонов с других кварков, антикварков и глюонов. Такие мини-столкновения чаще всего производят два джета (струи адронов, проявления высокоэнергетических кварков, глюонов или антикварков, выбитых из родительских протонов).
Измеряют энергии и направления джетов, и из этих данных определяют количество энергии, которое должно было участвовать в мини-столкновении. На графике показано количество мини-столкновений такого типа в виде функции энергии.

Вертикальная ось логарифмическая – каждая чёрточка обозначает увеличение количества в 10 раз (10n обозначает 1 и n нулей после него).
[/b]К примеру, количество мини-столкновений наблюдаемых в промежутке энергий от 1550 до 1650 ГэВ равнялось порядка 103 = 1000 (отмечено голубыми линиями).
Учтите, что график начинается с энергии в 750 ГэВ, но количество мини-столкновений продолжает расти, если вы изучаете джеты с меньшими энергиями, вплоть до момента, когда джеты становятся слишком слабыми, чтобы их засечь.



Рис. 4: количество столкновений как функция энергии (mjj)

Учтите, что общее количество столкновений протон-протон с энергией в 7 ТэВ = 7000 ГэВ приблизилось к 100 000 000 000 000.
И из всех этих столкновений только два мини-столкновения превысили отметку 3500 ГэВ – половину энергии столкновения протонов. Теоретически энергия мини-столкновения может возрасти до 7000 ГэВ, но вероятность этого всё время падает. Мы настолько редко видим мини-столкновения с энергией 6000 ГэВ, что вряд ли увидим энергию в 7000 ГэВ, даже если соберём в 100 раз больше данных.


В чём же преимущества повышения энергии столкновения от 7 ТэВ в 2010-2011 годах до 8 ТэВ в 2012-м? Очевидно, что теперь то, что вы могли делать на уровне энергии E, теперь вы можете сделать на уровне энергии в 8/7 E ≈ 1.14 E. Так что, если прежде можно было надеяться увидеть в таком количестве данных признаки определённого типа гипотетической частицы с массой в 1000 ГэВ/с2, то теперь можно надеяться достичь как минимум 1100 ГэВ/с2 с тем же набором данных. Возможности машины возрастают – можно искать частицы чуть большей массы. А если в 2012 году вы наберёте в три раза больше данных, чем в 2011-м, вы получите большее число столкновений для каждого уровня энергии, и сможете увидеть признаки гипотетической частицы массой, допустим, 1200 ГэВ/с2.

Но это ещё не всё.
Посмотрите на голубую и зелёную линии на рис. 4: они показывают, что происходят на энергиях порядка 1400 и 1600 ГэВ – таких, что соотносятся друг с другом, как 7 к 8. На уровне энергии столкновения протонов в 7 ТэВ количество мини-столкновений кварков с кварками, кварков с глюонами и т.п. с энергией 1400 ГэВ более чем в два раза превышает количество столкновений с энергией в 1600 ГэВ. Но когда машина увеличивает энергию на 8/7, то, что выполнялось для 1400, начинает выполняться для 1600. Иначе говоря, если вас интересуют мини-столкновения фиксированной энергии, их количество растёт – и гораздо больше, чем 14% роста энергии столкновения протонов!
Это значит, что для любого процесса с предпочтительной энергией, допустим, появления легковесных частиц Хиггса, которое происходит на энергиях порядка 100-200 ГэВ, вы получаете больше результата за те же деньги. Рост с 7 до 8 ТэВ означает, что для того же количества столкновений протонов вы получаете больше частиц Хиггса. Производство частиц Хиггса увеличится примерно на 1,5.
Количество верхних кварков и определённых типов гипотетических частиц увеличится чуть сильнее.

Это означает, что хотя в 2012 году количество столкновений протонов увеличено в 3 раза по сравнению с 2011-м, общее количество полученных частиц Хиггса увеличится почти в 4 раза просто из-за увеличения энергии.

Кстати, рис. 4 также доказывает, что протоны не состоят просто из двух верхних кварков и одного нижнего, как изображают на рисунках типа рис. 3. (см. предыдущую стр.)
Если бы они были такими, тогда кварки должны были бы переносить порядка трети энергии протонов, и большая часть мини-столкновений проходила бы с энергиями порядка трети от энергии столкновения протонов: в районе 2300 ГэВ.
Но на графике видно, что в районе 2300 ГэВ ничего особенного не происходит. С энергиями меньше 2300 ГэВ происходит гораздо больше столкновений, и чем ниже вы спускаетесь, тем больше столкновений видите.
Всё оттого, что в протоне содержится огромное количество глюонов, кварков и антикварков, каждый из которых переносит малую часть энергии протона, но их так много, что они участвуют в огромном количестве мини-столкновений.


Но вот чего график не показывает, так это доли, которые при мини-столкновениях с определённой энергией приходятся на столкновения кварков с кварками, кварков с глюонами, глюонов с глюонами, кварков с антикварками, и т.д.
На самом деле, напрямую из экспериментов на БАК этого и нельзя сказать – джеты от кварков, антикварков и глюонов выглядят одинаково. Откуда нам известны эти доли – это история сложная, в неё входят множество различных прошлых экспериментов и комбинирующая их теория.
И отсюда нам известно, что мини-столкновения самых высоких энергий обычно происходят у кварков с кварками и у кварков с глюонами.

Столкновения на низких энергиях обычно происходят между глюонами. Столкновения кварков и антикварков происходят относительно редко, но они очень важны для определённых физических процессов.

Распределение частиц внутри протона
 
kvanticДата: Четверг, 12.12.2019, 15:53 | Сообщение # 2120
Группа: Проверенные
Сообщений: 13394
Статус: Оффлайн
Практическая польза знаний о протоне!
 
SolderДата: Четверг, 12.12.2019, 16:54 | Сообщение # 2121
Группа: Проверенные
Сообщений: 760
Статус: Оффлайн
Прикольно!
 
kvanticДата: Четверг, 12.12.2019, 21:13 | Сообщение # 2122
Группа: Проверенные
Сообщений: 13394
Статус: Оффлайн
Solder, вот! Картинка вызвала отклик... sad
Ну хоть что-то.
happy
 
SolderДата: Четверг, 12.12.2019, 23:56 | Сообщение # 2123
Группа: Проверенные
Сообщений: 760
Статус: Оффлайн
kvantic, инфа интересна,но нужно пропустить её через фильтры мозгов
 
kvanticДата: Пятница, 13.12.2019, 08:37 | Сообщение # 2124
Группа: Проверенные
Сообщений: 13394
Статус: Оффлайн
Solder,
Эй! Квантовую физику нельзя через "фильтры" пропускать!
Её надо как бы так нагляднее...во: Как стопку спирта, бульк!, А вот потом уже она там усваивается и ты ощущаешь как она меняет твое мировоззрение... biggrin
Шучу, конечно, но включив фильтры для её восприятия, можно эти фильтры потерять вообще.
wacko
 
SolderДата: Пятница, 13.12.2019, 16:40 | Сообщение # 2125
Группа: Проверенные
Сообщений: 760
Статус: Оффлайн
kvantic, ну не знаю
 
kvanticДата: Пятница, 13.12.2019, 23:13 | Сообщение # 2126
Группа: Проверенные
Сообщений: 13394
Статус: Оффлайн


ОТВЕТ:
"Ну, слушай,дочка...
вселенная — всего лишь голографическая проекция в квантовом спутанном океане, а бытие — флуктуация на субатомном уровне, и разум никогда не позволит тебе постичь трансцендентальную природу мироздания, а наша перманентная тщетная суета лишь множит энтропию и приближает тепловую смерть вселенной. Экспоненциально инфлирующий хаос небытия никому не принесет катарсиса, потому что ни жизнь, ни смерть не имеют значения, человек — лишь причудливая игра химических элементов и аминокислот, а разум твой — короткий всплеск в бесконечно текущей хтонической реке подземного царства Аида...
Так что, держи лучше конфетку."


biggrin tongue
 
AlmorДата: Суббота, 14.12.2019, 09:25 | Сообщение # 2127
Группа: Проверенные
Сообщений: 5168
Статус: Оффлайн
kvantic, lol thumb
 
SolderДата: Суббота, 14.12.2019, 18:26 | Сообщение # 2128
Группа: Проверенные
Сообщений: 760
Статус: Оффлайн
kvantic, прикольно
 
kvanticДата: Суббота, 14.12.2019, 19:54 | Сообщение # 2129
Группа: Проверенные
Сообщений: 13394
Статус: Оффлайн
Solder, там ответ гораздо более глубокий. Казалось бы набор фраз, но нет...
smile
 
SolderДата: Понедельник, 16.12.2019, 00:04 | Сообщение # 2130
Группа: Проверенные
Сообщений: 760
Статус: Оффлайн
kvantic, так я думаю ю you, покопать бы
 
Форум » Самое обсуждаемое » Горячие темы » Прогулки в Квантовом Мире (открытия, гипотезы, мнения, просто о сложном)
Поиск: