En kvark som ingen anden:Søger efter bundkvark

En fysiker ved University of Iowa er i spidsen for jagten på en manglende partikel, der kan bevise, om Higgs -bosonen - der menes at give masse til alt stof - eksisterer.

Usha Mallik og hendes team brugte et tilskud fra det amerikanske energiministerium til at hjælpe med at bygge en sub-detektor ved Large Hadron Collider, verdens største og mest kraftfulde partikelaccelerator, beliggende i Schweiz. De kører eksperimenter på sub-detektoren for at søge efter et par bundkvarker-subatomære yin-og-yang-partikler, der skulle produceres cirka 60 procent af den tid, et Higgs-boson forfalder.

Bevis for disse bundkvarker ville bekræfte eksistensen af ​​Higgs -bosonen, undertiden omtalt som "Gudpartiklen". Higgs tilsyneladende opdagelse i 2012 syntes at understøtte standardmodellen, den fremherskende teori i fysik om, hvordan de love, der styrer universet, fungerer.

Men siden det fund, der har været en hitch:De nederste kvarker, der forventes at opstå fra et Higgs -bosons forfald, mangler endnu at ses, og forskere har brug for, at det sker for helt sikkert at vide Higgs, faktisk, findes.

"Indtil vi er sikre på, om det er en standardmodel Higgs eller en bedrager blandet med en anden slags Higgs, vi er desperate efter at lære, hvad der ligger ud over standardmodellen. Higgs er vores vindue ud over standardmodellen, ”Siger Mallik.

Stadig, søgen forbliver kompliceret:En Higgs -boson oprettes cirka en gang i 10 billioner forsøg. I øvrigt, Higgs bosoner henfalder til andre partikler næsten øjeblikkeligt, efter at de er produceret, hvilket gør det endnu mere udfordrende at opdage og definere deres forfaldne bestanddele - såsom bundkvarkerne.

Mallik og hendes team håber at observere bundkvarker ved at følge rodet efter kollisionen, der opstår ved forfaldet af Higgs eller andre nye tunge partikler, der ligner det.

"Det er dybest set identifikation, plukke den nål i høstakken, mens du ikke bliver narret af noget andet, siger Mallik, der tilbragte det sidste studieår på ATLAS, en af ​​fire partikeldetektorer ved Large Hadron Collider. "Det er udfordringen."

Mallik, tre postdoktorer, en kandidatstuderende, og en softwareingeniør fra brugergrænsefladen har alle været ved at ATLAS sigtet gennem de omfangsrige data, der blev frembragt ved kollisionerne. Deres arbejde er finansieret gennem programmet High Energy Physics, del af U.S. Department of Energy's Office of Science.

Anindya Ghosh, en førsteårs UI-kandidatstuderende fra Indien sluttede sig til Malliks gruppe i 2015 efter at have hørt hende tale året før på Indian Institute of Technology i Madras, Indien. Ghosh arbejdede med ATLAS -eksperimenterne det meste af sidste sommer.

Han kalder det "et fantastisk sted" at være, med hundredvis af forskere, studerende, og lærere deltog i den samme søgen.

"Det er en rigtig god mulighed for en ny studerende som mig at lære af eksperterne, "Siger Ghosh.

Forsøget på at forstå universets grundlag - og menneskelig eksistens - har altid fascineret Mallik.

"Det har altid interesseret mig, "siger hun." Hvordan blev vi til? Hvad førte til vores univers? Det er et grundlæggende spørgsmål i mange former. "