LHC poderia lançar luz sobre neutrinos superluminal

Poderia a luz LHC derramado na neutrinos rápida do Opera?

O resultado recente que os neutrinos parecem viajar mais rápido que a luz poderia ser testado no Large Hadron Collider (LHC), de acordo com um par de físicos em os EUA. Embora o acelerador de partículas europeu não seria plenamente capaz de confirmar ou refutar o resultado, seria capaz de testar um mecanismo que é pensado para ocorrer quando os neutrinos se mover mais rápido que a luz.

O resultado que os neutrinos pode viajar mais rápido que a luz veio em setembro, quando os físicos no experimento OPERA na Itália informou que neutrinos viajam 730 km para chegar de metro apareceu 60 ns muito cedo. Se o resultado estiver correto, ele irá contradizer a teoria de Einstein da relatividade especial, que diz que a velocidade da luz é a velocidade máxima possível.

De fato, muitos físicos têm apontado que o resultado OPERA deverão ser incompatíveis com outros comportamentos neutrino relatados. Em 1987, por exemplo, uma onda de neutrinos chegou à Terra, como resultado de uma explosão supernova distante três horas antes de os astrônomos viram a luz do evento. No entanto, se neutrinos eram tão superluminal como resultado OPERA sugere, sua chegada não teria sido antecipada por três horas, mas por mais de três anos.

Esgotada em altas energias

No final de setembro, os teóricos Sheldon Glashow e Andrew Cohen da Universidade de Boston, em destaque os EUA um outro problema em potencial. Eles desenvolveram um arcabouço teórico que permitiria neutrinos para viajar um pouco mais rápido que a luz, de acordo com o resultado OPERA. No entanto, eles descobriram que o quadro abriu outros processos que a física de partículas, normalmente, proíbem. Em particular, dizem Glashow e Cohen, um neutrino superluminal deve ser capaz de decair em um par elétron-pósitron mais um neutrino menos enérgico. Como resultado, o espectro de neutrinos no OPERA deve ser esgotado em altas energias - mas não é isso que a colaboração OPERA viu.

Agora, Hooman Davoudiasl do Brookhaven National Laboratory, em Nova York e Thomas Rizzo da SLAC National Laboratory, na Califórnia têm re-examinado Glashow e teoria de Cohen. Verdade, o quadro abriria decadência neutrino no vácuo, e Davoudiasl Rizzo dizer, mas os neutrinos OPERA viajavam principalmente através de rock. Talvez o rock bancas a decadência, por algum motivo - por exemplo, fazendo a transformação neutrinos ou "oscilar" em diferentes tipos - o que significaria quadro teórico Glashow e Cohen ainda seria compatível com o resultado OPERA.

Se sim, então mecanismo de Glashow e Cohen deve transformar-se em outros lugares - principalmente no LHC, digamos Davoudiasl e Rizzo. Neutrinos são produzidos no acelerador de partículas, por exemplo, quando energético decadência quarks top, mas eles normalmente não são observadas, porque passam em linha reta através dos detectores. Mas se mecanismo de Glashow e Cohen está no trabalho, em seguida, alguns dos neutrinos deve-se decadência, em cerca de um metro de onde eles são produzidos.Para alguém estudar as trilhas de partículas, este decaimento deve se manifestar como um par elétron-pósitron energético aparecendo de repente, como se do nada. "Este é um sinal relativamente fáceis de detectar no LHC", diz Rizzo.

"Usando uma pilha driver para quebrar um ovo"

Glashow e de acordo com Cohen Davoudiasl e análise Rizzo. No entanto, eles acham que seria muito esforço: apesar de um resultado positivo seria a favor da existência de neutrinos superluminal, um resultado nulo só sugerem que o quadro teórico está com defeito. Por outro lado, outros "long baseline" experimentos, como o experimento MINOS Fermilab em os EUA, têm a capacidade para refutar o resultado OPERA. Experimento Davoudiasl e Rizzo seria "como a utilização de uma pilha driver para quebrar um ovo", diz Glashow.

Rizzo concorda que um experimento de longa linha de base - ou seja, outro experimento OPERA-like que detecta neutrinos enviados através de muitos quilômetros - é o melhor caminho a seguir. Mas ele aponta que isso pode levar mais de um ano para esse tipo de experimento a ser realizado com uma certeza estatística suficiente."É interessante realizar testes como muitos outros, ainda que dependentes do modelo, utilizando como técnicas o máximo possível enquanto esperamos", diz ele. Rizzo acrescenta que a partir de conjuntos de dados existentes ATLAS do LHC e as experiências CMS deve revelar o neutrino decai, se existirem. "Pode ser possível obter os resultados em questão de poucos meses", diz ele.

A pesquisa será publicado na Physical Review D e uma pré-publicação está disponível no arXiv .

Física da escrita é derivada em última

Reescrever as leis da física

Enquanto os seres humanos têm sido escrito há pelo menos 5000 anos, temos muito pouco conhecimento da física básica como a tinta se desloca de caneta no papel. Agora, os físicos na Coréia do Sul e os EUA elaboraram uma teoria - apoiada pela experiência - que sugere que a taxa de tinta de fluxo depende de um rebocador-off-guerra, que é jogado para fora entre as propriedades capilar de caneta e papel.

A equipe, liderada por Ho-Young Kim, da Universidade Nacional de Seul, considerados dois cenários: o blot e da linha. Com a caneta estacionária, os pesquisadores identificam quatro principais fatores que afetam o fluxo de tinta: a atração capilar da caneta; a atração capilar dos poros no papel; a tensão superficial da tinta e da viscosidade da tinta. Quando se está em movimento, a velocidade da caneta é um fator de quinta.

Teoria da equipe define uma "caneta mínima", como um simples tubo capilar, não ao contrário do junco oco utilizado pelos egípcios para fazer inscrições em papiros. O papel pesquisadores aproximada como uma matriz de cilindros. Papel áspero é modelado como estreitos, pilares de forma compacta, enquanto mais curto, mais largo, mais generosamente pilares espaçados são usados ​​para um papel mais liso aproximados. Enquanto o papel é na verdade uma matriz muito mais complexo de fibras de celulose, a equipe argumenta que tais matrizes extrair o líquido através dos mesmos mecanismos que permitem que papel para desenhar a tinta de uma caneta.

Puxar o poder

As cavidades menores em papel têm uma maior atração capilar que o maior tubo da caneta, mas poros muito pequenos também restringir o fluxo da tinta. Enquanto os poros do material não são mais largas do que a abertura na pena mínima, materiais rougher puxar a tinta mais rapidamente. Isso também explica porque é tão difícil de escrever a caneta em um pedaço de vidro - sem poros, a superfície não pode retirar a tinta. Em contraste, as penas mais amplo têm menos força capilar, para que eles dão a tinta com mais facilidade. Quanto à tinta em si, a tensão maior superfície permite que ele molhado a matriz de papel ou pilar de forma mais eficaz, enquanto maior viscosidade retarda. A equipe de condensado essas relações, mais o tempo que gasta a caneta em contato com o papel, em leis de escala.

Grupo de Kim confirmou os modelos, fazendo a caneta e papel idealizada no laboratório. Os pesquisadores gravado wafers de silício em padrões de pilares 10-20 mM em diâmetro, altura e espaçamento. Tubos capilares de vidro com diâmetros de 0,5-1 mm serviu como canetas, preenchido com diferentes concentrações de solução de glicerina para a tinta mock. A equipe filmou a propagação de borrões de tinta eo desenho de linhas, concluindo que os dados combinados de seus modelos.

Após milênios de escrita, você pode pensar que não haveria nada nestes resultados inesperados, mas Kim diz que a forma da tinta na frente da caneta em movimento era uma surpresa. "Nós mostramos que a forma real é exatamente parabólica - lindamente simples, mas ninguém previu isso", explica ele. A razão para a parábola é que os poros na frente da caneta movendo tirar o grosso da tinta, enquanto os poros por trás já estão em plena capacidade.

Colocar a caneta no papel

Testes de suas leis de escala com uma caneta real e de papel, os pesquisadores realizaram uma ponta 0,1 mm de diâmetro, contra o papel comum por 2 s. Eles previram um raio blot de 3 mm, esperando uma largura de linha de 0,82 mm, com a caneta movendo a 5 mm s ^-1 . A largura da linha real era bastante próximo, 0,7 mm, enquanto a mancha não era metade do tamanho previsto em 1,3 mm. A equipe explica a diferença em termos de inchaço papel. Ao contrário de silicone rígido, fibras de celulose deformam como eles absorvem líquido, aumentando assim o tamanho dos poros.

Laurent Courbin da Universidade de Rennes, França, descreve o estudo tão divertido que atinge o cerne da física. "O objetivo de um físico é identificar problemas interessantes ainda não entendeu e fazer esses problemas compreensível usando os modelos teóricos mais simples possível", diz ele. "Quando tais investigações envolvem fenômenos físicos que experimentamos em nossa vida cotidiana, nosso trabalho é ainda mais gratificante!"

Embora a equipe não simulam diretamente a necessidade de protetores de bolso, Kim diz que "manchas de tinta nas camisas a partir de uma caneta no bolso são bons exemplos da mancha de tinta que nós tratamos". Enfim, a pragmática tem uma prova rigorosa por que o forro de plástico nerd é uma boa idéia.

Esta pesquisa será publicado na Physical Review Letters .