표준 모델이라고 불리는 경우, 입자 물리학의 기초 이론은 비표준 비표준 데이터의 긴 목록에 직면하고 있습니다. 중성미자 진동, 암흑 물질 및 에너지, 물질과 반격, 양자 중력 사이의 불균형-적합하지 않은 자연 현상의 목록이 점점 커지고 있습니다.
이제 새로운 항목이있을 수 있습니다. 2 년 전, 중성미자를 찾는 남극 얼음 위에 높은 곳에 떠있는 풍선 태어난 실험은 특이한 것을 보았습니다. 지구 밖에서 각도는 5000km의 바위를 통과했음을 암시합니다. 입자는 표준 모델이 물질에 대한 부주의 한 무시를 금지하기에 충분히 높은 에너지를 가졌습니다.
데이터는 일련의 추측을 일으켰습니다. 일부는 지구 내부의 쇠퇴를 붕괴시키는 것과 같은 새로운 형태의 중성미자가 표준 모델을 넘어 새로운 물리학을 나타 냈습니다. 다른 사람들은 더 평범했습니다. 예를 들어, 신호는 마치 여행하는 것처럼 규칙적이고 하향 중성미자를 보이게하는 일부 무의미한 물리학으로 인해 발생할 수있었습니다.
.그런 다음 2 주 전 펜실베니아 대학교의 물리학 자 팀은 2 개의 Anita 탐지와 완전히 다른 실험에서 3 개의 비정상적인 중성미자 탐지 (남극 대륙에서도 Icecube가 포함 된 3 개의 특이한 중성미자 탐지)를 지적했다.
Stau는 초대칭에 의해 제안 된 가설적이고 측정되지 않은 입자입니다. 초대칭에 따르면, 전자와 같은 모든 페르미온 입자 또는 타우 입자는 다른 스핀을 가진 파트너입니다 (스핀은 아 원자 입자의 양자 기계적 특성). 이 슈퍼 파트너는 편의를 위해 정규 (비 서퍼) 쌍둥이의 이름을 가지고 있지만“S”에 앞서있었습니다. 전자의 슈퍼 파트너는 셀렉트론입니다. 타우의 슈퍼 파트너는 Stau입니다.
초대칭이 입증되면, 잠재적으로 암흑 물질을 포함하여 물리학에서 많은 뛰어난 문제를 해결할 가능성이 있습니다. Penn의 팀은 표준 모델이 데이터를 설명 할 수있는 확률을 계산했으며, 이는 작고 현재 표준 MUON 입자 트랙으로 해석되는 세 가지 아이스 큐브 이벤트는 실제로 타우와 슈퍼 파트너의 결과라고 주장했습니다.
.나는 지난 주 팀이 출판 한 프리 프린트의 첫 번째 저자 인 데릭 폭스를 따라 잡았다.
표준 모델의 이러한 이벤트는 얼마입니까?
두 Anita 이벤트는 표준 모델과 분명히 모순됩니다. 이러한 이벤트에서 표준 모델이 죽었습니다. 당신은 그것을 할 수 없습니다. 그것은 몇 조의 몇 부분에서 제외됩니다. 표준 모델 설명이 존재하기 때문에 3 개의 아이스 큐브 이벤트는 더 모호합니다. 우리의 결론 번호 IceCube 이벤트가 표준 모델에서 출발한다는 신뢰가 91 %입니다. 그것은 높은 수준의 자신감이 아닙니다. 어떤 상황에서는 그것을 게시조차하지 않을 것입니다. 우리는 그것이 맥락에서 매우 흥미 롭다고 생각하기 때문에 논문에 포함시킵니다.
당신은 어떻게 변칙적 인 사건이 생산되었다고 제안합니까?
꽤 미친 이벤트 체인입니다. 천체 물리학 적 소스의 초고 에너지 중성미자가 지구에 부딪 히고 눈에 띄지 않고 대기를 통과합니다. 지구 내부에서는 수백 킬로미터 만 얻은 다음 상호 작용하고 표준 모델 입자를 넘어서 만듭니다. Stau라고 불리는 쌍의 하나의 입자는 부패하기 전에 지구를 통해 수천 킬로미터를 이동합니다.
쇠퇴하기 전에 Stau는 어떻게 그렇게 많은 지구를 여행 할 수 있습니까?
Stau는 Tau의 대칭 파트너입니다. 알려진 표준 모델 입자 인 Tau Lepton (Tau라고도 함)과 암흑 물질의 후보 인 최소 질량 초대칭 입자입니다. 그러나 암흑 물질 후보는 매우 약하게 상호 작용하고 있습니다. 따라서,이 입자에 대한 Stau의 붕괴 속도와 타우는 상대적으로 낮다. 이 질량의 표준 모델 입자보다 훨씬 오래 살고 있습니다. 지구를 순항하는 큰 맥 트럭과 같습니다.
Stau가 붕괴 된 후 어떻게됩니까?
그것이 생성하는 암흑 물질 후보 입자는 모든 의도와 목적을위한 것이므로 감지 할 수 없으므로 탈출합니다. 그것이 생산하는 타우는 타우 중성미자로 붕괴되기 전에 100km 정도를 얻을 수 있으며, 이는 200km 더 갈 수 있습니다. 타우 중성미자가 붕괴되면 일종의 재생 과정에서 타우를 다시 만듭니다. 결국 운이 좋으면 타우 중성미자는 타우 자체가 부패하기 전에 탈출 할 수 있도록 지구 표면에 충분히 가깝게 만듭니다. 대기에서 탈출하고 붕괴되면 Anita와 같이 공기 샤워를하게됩니다.
왜 암흑 물질 입자가 부패하지 않습니까?
초대형 모델에서, 최소 질량 초대칭 입자는 수십억 년 동안 안정적입니다. 새로운 대칭과 새로운 보존 원칙이 제공되기 때문입니다. 암흑 물질 입자가 자체적으로 붕괴되면 그 보존 원칙을 위반합니다. 전자의 붕괴와 비슷합니다. 전자는 가장 예상치 못한 하전 입자이므로 부패하지 않으며 감사합니다. 전자가 부패하면 우리가 여기에있을 가능성이 얼마나 될지 상상해보십시오.
당신이 제안하는 순서는 우연의 일치처럼 보입니다. 우리가 이것을 볼 수 있도록 숫자는 정확히 일치해야합니다.
나는 우리가 미친 우주 우연의 일치가 진행되고 있다는 것에 완전히 동의합니다. 이 입자의 특성과 지구에 부딪히는 고 에너지 중성미자의 확산 플럭스의 특성은 그것을 일어나기 위해 옳은 일이어야합니다. 그리고 지구는 특정 크기와 특정한 방식으로 투명한 특정 밀도의 분위기를 가져야합니다. 조금 미쳤어. 나는이 시나리오에 마침내 감사하게되었을 때 이것에 대해 생각하고 있었는데, 오 세상에, 이것은 우리 평생 동안 일어나고 있습니다. 지금 지구상에서 일어나고 있습니다. 이 미친 고 에너지 중성미자는 지각에서 상호 작용하고 지구를 통해 비명을 지른 다음 붕괴의 사슬을 통해 미친 초대형 입자를 만들고, 작은 로마 양초처럼 튀어 나오는 업 우주 레이 샤워를 만듭니다. 그리고 인류의 전체 역사를 위해 수십억 년 동안 일어나고 있습니다. 공룡은 여기에 있었고 지구 표면에서 분출하는이 미친 우주 광선 샤워가있었습니다.
Anita가 보는 상승 샤워 외에도 Taus는 Icecube에 의해 탐지된다고 주장합니다. 어떻게?
타우가 지구 표면에 가깝고 아이스 큐브 탐지기의 얼음을 통해 줄무늬가 있으면 아이스 큐브 탐지기에 트랙 유형 서명이 남게됩니다. 우리는 아이스 큐브 데이터에서 매우 높은 에너지 트랙에 대한 가장 쉬운 설명은 매우 높은 에너지 타우 입자라고 주장합니다.
IceCube 이벤트를 통해 어떻게 검색 했습니까?
IceCube 협업은 200 TEV의 컷오프 에너지 이상의 이벤트 카탈로그를 게시 할 것이라고 결정했습니다. 이 카탈로그에는 36 개의 이벤트가 포함되어 있습니다. 운 좋게도, 이들은 우리가 숨겨진 SEECR을 식별하는 데 정말로 관심이있는 이벤트입니다. 그것이 우리가 사용한 데이터이며 세 명의 좋은 타우 후보자가 있다고 생각합니다. IceCube가 가지고있는 데이터에 대한 자세한 분석을 할 수 있습니다. 타우는 뮤온보다 17 배 더 거대합니다. 그러나 나는 그것을 증명할 수 없습니다. 갈 준비가되어 있지 않습니다. 나는 그것을하는 방법 몇 가지 아이디어가 있습니다.
왜 Icecube가 Tau 입자에서 나오는 것으로 이러한 트랙을 인식하지 못했습니까?
IceCube는 ICE의 사진 감지기 세트입니다. 매우 상대적으로 하전 된 입자가 얼음을 통과하면 Blue Cherenkov Light의 이런 종류의 전자기 음파 붐을 뿌립니다. 그것이 Icecube가 감지하는 것입니다. 이러한 모든 광자 탐지를 사용하여 과학자들은 입자의 각도와 궤적을 재구성합니다. 그러나 빛 측정은 입자의 질량 또는 그 에너지를 알려주지 않습니다. 에너지를 질량으로 나눈 Lorentz 요소를 알려줍니다. 따라서 그것이 뮤온이라는 것을 알고 있다면 질량을 알고 에너지를 알고 있습니다. 그러나, 당신이 틀렸고 실제로 타우라면, 타우가 뮤온보다 17 배 더 큰 것이기 때문에 에너지 추정치가 17 배나 낮기 때문입니다. 하나 또는 두 개의 Taus가 미끄러 졌다면 어떻게 알 수 있습니까? 대답은 당신이 구체적으로 그들을 찾지 않으면 우리가 한 일입니다. 거기에 엄지 손가락이 남아 있지 않습니다.
Icecube에서 위장 된 타우 트랙을 의심 한 첫 번째 사람은?
우리는 첫 번째가 아니 었습니다. 내가 이것에 대해 다른 어떤 것보다 더 신용하는 논문은 Kistler와 Laha의 것입니다. 출판 연도는 2018 년이지만 실제로 작년 ARXIV에서 나왔으므로 그의 시점에서 약 1 년 반이되었습니다. 그들은이 특정 사건 인 IceCube 140611을 식별했습니다. 우리는 논문에서 전체 섹션을 사용하여 이야기합니다. 그들은 이벤트의 속성이 뮤온이라고 생각한다면 정말 이상하다고 말했고, 타우로 취급 할 때 타우로 취급하면 더 의미가있을 수 있습니다. 우리가 한 일은 일종의 어려운 숫자를 내려 놓는 것입니다. 그들은 그 사건의 통계적 가능성에 대한 지상에 어떤 지분을 심지 않았으며, 우리는 지금 그렇게했습니다. 우리는 또한 두 가지 추가 후보 사건을 식별했습니다.
우리가 초대칭에 대한 새로운 증거를보고 있다면, 그것이 물리학의 의미는 무엇입니까?
표준 모델을 해당 입자의 모든 알려진 입자와 상호 작용을 반영하는 라그랑지안으로 생각한다면, Supersymmetric 이론에서와 마찬가지로 Lagrangian의 용어를 두 배로 늘릴 것이라는 전망은 우주의 그림에서 매우 극적인 변화입니다. 초대칭의 큰 관광 명소 중 하나는 가장 낮은 질량 대칭 파트너 입자에서 암흑 물질의 실제 후보를 제공한다는 것입니다.
이 모든 것이 하드웨어 오류라면 어떨까요?
불가능합니다. 원한다면 Anita 사람들과 대화 할 수 있지만 이러한 이벤트는 각각 여러 라디오 안테나가있는 여러 비행에서 감지됩니다. 안테나와 주파수의 특징적인 시그니처는 에어 샤워 해석과 일치합니다. 우리는이 시점에서 하드웨어 결함을 넘어서고 있습니다.
Anita 팀은 무엇을 고려 하는가?
나는 여기서 찻잎을 읽는다고 생각하지만, 다운하는 우주 광선 샤워가 이중 바운스를 실행할 수있어 얼음에 부딪 히고 시설로 돌아와서 직접 관찰을 모방 할 수 있다고 생각할 수도 있습니다. 그러나 솔직히 나는 이것이 일어날 가능성이 거의 없다고 생각한다.
왜 큰 Hadron Collider (LHC) 가이 입자를 보지 못했습니까?
LHC의 Atlas 및 CMS 실험은 LHC가 켜진 이후 Stau를 포함한 Slepton 입자를 찾고 있습니다. 그들은 아직 그것을 찾지 못했지만 시간이 지남에 따라 Stau의 낮은 질량을 위로 밀고 있습니다. 그들은 아직 충분한 데이터가 없습니다.
Stau의 가능한 질량의 범위는 얼마입니까?
초대칭 파트너 입자 질량의 척도가 1,000 GeV 이상으로 이동하면 초대칭이 기본적으로 파손됩니다. 그리고 우리는 지금까지 LHC 검색에 나타날 이벤트를 피하기 위해 400 GEV보다 큰 질량이 필요합니다.
왜 논문에서 Monte Carlo 시뮬레이션을 사용 했습니까?
우리는 우리가 사용한 Monte Carlo 소프트웨어를 구성한 Alvarez-Muñiz 팀에게 매우 감사했습니다. 물리학자가 말한 것처럼 지구는 균일 한 밀도의 단일 균질 한 영역이 아닙니다. 따라서 그것은 구형 소가 아닙니다. 따라서 타우 중성미자가 지구를 통해 얼마나 자주 전파하고 먼쪽에 나가는 타우를 생성 할 수 있는지에 대한이 질문을 실제로 다루고 싶다면 Monte Carlo의 실현은 갈 길입니다. 이 소프트웨어는 Neutrino에 의해 중성미자가되어 지구를 통해 추적합니다. 그것은 주로 재생 과정으로 인해 연필과 종이의 능력을 넘어서고 있습니다.
잠재적으로 혁명적 인 데이터를 해석하는 데 도움이된다고 느끼는 것은 어떻습니까?
나는 아무도 나보다 더 놀랍지 않다고 말할 것이다. 그러나 그것은 일종의 내 무릎에 떨어졌습니다. 약 한 달 전의 퍼즐 조각이 얼마나 잘 모여 졌는지 깨닫기 때문에 나는 그 행사를 시작하려고 노력했습니다. 정말 열심히 일하고 모든 각도를 고려하려고 노력합니다. 부정적 또는 반충 측면, 사물이 작동하지 않는 방법, 미래의 연구의 가장 유망한 길, 최고 우선 순위, 그런 것들. 진정한 스프린트였습니다. 실현에서 29 일 동안 Arxiv 제출에 이르기까지.
그것은 과학의 낙담 속도입니다.
그것은 졸음입니다. 그것은 실제로 너무 apropos입니다. 나는 약간 울퉁불퉁하고 있었다.
Michael Segal은 입니다 Nautilus ' 편집장.
Drummermean / Wikimedia의 리드 이미지.
