大型强子对撞机观测到了顶夸克及其反粒子之间的量子纠缠

大型强子对撞机观测到了顶夸克及其反粒子之间的量子纠缠粒子物理学中的量子纠缠最近，在安东-蔡林格（AntonZeilinger）和他的团队首次确证两个光子之间存在纠缠的二十年后，ATLAS和CMS实验报告说，在大型强子对撞机上观测到了同时静止产生的顶夸克及其反粒子之间的量子纠缠。确认最重的基本粒子--顶夸克之间的量子纠缠为探索我们世界的量子本质开辟了一条新途径，其能量远远超出了量子光学等领域所能达到的水平。同时，大型强子对撞机上顶夸克对的巨大产生率提供了顶夸克的巨大数据样本，为这些研究提供了独一无二的机会。顶级夸克和反粒子之间的量子纠缠在大型强子对撞机上得到证实，标志着高能量子物理学在大量数据和先进分析方法的支持下取得了重大进展。来源：欧洲核子研究中心爱因斯坦对量子力学的挑战在量子力学中，如果我们知道其中一个粒子在测量另一个粒子时的状态，那么这两个粒子就是纠缠的。即使这两个最初纠缠在一起的粒子在测量前彼此相距很远，情况也是如此。这就是爱因斯坦所说的"超距作用"：虽然信息的传播速度不可能超过光速，但在对第一个粒子进行测量时，第二个粒子保证会立即处于相应的状态。1934年，爱因斯坦和他的合作者提出了一个思想实验，他们认为这个实验揭示了量子力学的不一致性。为了解决这个悖论，他们提出，我们对纠缠的描述是不完整的，系统中还有其他我们无法通过实验获得的量在起作用。那么，纠缠就是我们对这些隐藏变量一无所知的结果。测量纠缠的先进技术在一项新的测量中，CMS合作小组首次研究了以极快的速度同时产生的顶夸克和顶反夸克的自旋纠缠。因此，这两个粒子在衰变之前相距甚远，也就是说，它们之间的距离大于以光速传输的信息所能覆盖的距离。夸克和反夸克自旋之间的相关性是通过观察它们衰变产物的角度分布来测量的。分析中采用了最先进的机器学习方法，以正确分配顶（反）夸克衰变产物，并改进系统不确定性的建模。图1显示了在两个不同运动学区域观察到的纠缠程度，以参数ΔE为特征。图1：在两个运动学区域观察到的以ΔE为特征的纠缠水平。图中显示了测量结果（点）及其不确定性，并与SM预测值（红线）进行了比较。水平蓝线对应于夸克和反夸克之间以光速交换信息所能解释的最大纠缠度ΔE临界值。第一个分段对应于产生的横动量小于50GeV的顶夸克，而在最后一个分段中，顶夸克对具有很高的不变质量，即相互之间的运动速度很大。在这两个运动学区域测得的ΔE都大于1，证实了两个粒子之间的纠缠。特别是在第二个分区，顶夸克-反夸克对的相对速度非常大，只有10%的情况下它们才有机会进行交流。在这里，纠缠度明显高于ΔE临界值，而ΔE临界值是在光速下通过隐藏变量进行信息交流所能解释的纠缠度。因此，测量结果表明，在已知最重的粒子之间确实存在"超距作用"。资料来源：欧洲核子研究中心编译自/citechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435165.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435165.htm

未来的圆形对撞机：建造世界上最强大的粒子对撞机的竞赛

未来的圆形对撞机：建造世界上最强大的粒子对撞机的竞赛第一阶段包括目视检查，然后是地震研究和2024年的钻探。环境方面，如地质特征和景观影响，将被评估，该项目必须遵守可持续发展原则。将在2028年做出关于催化裂化的决定，可能在2040年代投入使用。FCC将优化并延长现有基础设施的寿命，同时进一步加深我们对宇宙的了解。欧洲核子研究中心正在探索未来圆形对撞机（FCC）作为大型强子对撞机的潜在继任者，目前正在进行可行性研究。FCC将位于法国和瑞士之间91公里长的隧道中。考虑到环境和可持续发展因素，将于2028年对该项目做出决定。如果获得批准，FCC可能在2040年代投入使用，优化现有的基础设施，推进我们对宇宙的认识。欧洲核子研究中心的主要设施，大型强子对撞机将在2040年左右完成其任务，国际粒子物理学界已经在为接替它的加速器设计的各种方案而努力。其中一个方案是未来环形对撞机（FCC），它将被安装在法国和瑞士领土上一条周长约91公里、深度为100至400米的隧道中，从日内瓦湖下穿过。欧洲核子研究中心FCC安置的两种可能方案。资料来源：欧洲核子研究中心欧洲核子研究中心成员国在2020年更新了欧洲粒子物理学战略，确认了FCC的科学价值，认为它是接替现有设施的最合适的选择。因此，欧洲核子研究中心被其成员国委以重任，启动了可行性研究。2028年，根据研究结果，成员国将对整个项目做出决定，特别是对2040年代的FCC投入使用的前景。目前，CERN将在当地进行初步评估，以完善现有的地质和地震数据以及用于保护的动植物数据。第一阶段将涉及有关土地区域的目视检查，并将在2024年进行地震研究和钻探。该项目的环境方面，即隧道和地面场地的地质特征以及对景观的影响，也将被研究。欧洲核子研究中心的主要加速器自实验室成立以来的时间轴，并展望FCC。资料来源：CERN这些评估的结果将有可能细化安置方案，并确定如果项目被批准，哪些方案应被优先考虑，同时考虑到地面区域的环境目标和地下的限制。这项工作正在与当地的利益相关者一起进行，以确保未来的活动将考虑到所有相关方面和不同的利益。欧洲核子研究中心、法国和瑞士正在密切合作，以确定和解决FCC的规划和建设中可能出现的任何问题，这必须尊重可持续发展原则。在这方面，欧洲核子研究中心已经根据"避免-减少-补偿"原则，在其所有活动领域做出了环境承诺。欧洲核子研究中心正在与当地的利益相关者合作，以确保该项目适应当地的情况和优先事项，并促进合作，就像已经实施的从欧洲核子研究中心的加速器中回收废热来加热附近的住宅区的举措一样。作为世界上最复杂的科学综合体之一的一部分，FCC的运作，如果进行下去，将优化和延长现有基础设施的寿命，直到21世纪末，同时帮助我们进一步了解宇宙。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353569.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353569.htm

希格斯玻色子揭开了新的秘密：大型强子对撞机检测到罕见的衰变现象

希格斯玻色子揭开了新的秘密：大型强子对撞机检测到罕见的衰变现象2012年在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）上发现希格斯玻色子，标志着粒子物理学的一个重要里程碑。从那时起，ATLAS和CMS合作机构一直在努力研究这一独特粒子的特性，并寻找确定其产生和衰变为其他粒子的不同方式。在上周举行的大型强子对撞机物理学（LHCP）会议上，ATLAS和CMS报告了他们如何联手找到希格斯玻色子衰变为Z玻色子（弱力的电中性载体）和光子（电磁力的载体）这一罕见过程的第一个证据。这种希格斯玻色子的衰变可以为超出粒子物理学标准模型预测的粒子的存在提供间接证据。希格斯玻色子衰变为Z玻色子和光子的过程与衰变为两个光子的过程相似。在这些过程中，希格斯玻色子并不直接衰变成这些粒子对。相反，这些衰变是通过"虚拟"粒子的中间"循环"进行的，这些粒子突然出现又突然消失，无法直接探测到。这些虚拟粒子可能包括新的、尚未发现的、与希格斯玻色子相互作用的粒子。来自ATLAS（左）和CMS（右）的希格斯玻色子衰变为Z玻色子和光子的候选事件，其中Z玻色子衰变为一对μ子。资料来源：欧洲核子研究中心标准模型预测，如果希格斯玻色子的质量约为1250亿电子伏特，大约0.15%的希格斯玻色子将衰变为Z玻色子和光子。但是一些扩展了标准模型的理论预测了一个不同的衰变率。因此，测量衰变率为标准模型之外的物理学和希格斯玻色子的性质提供了宝贵的见解。以前，利用来自LHC的质子-质子对撞的数据，ATLAS和CMS独立地对希格斯玻色子衰变为Z玻色子和光子进行了广泛的搜索。两次搜索都使用了类似的策略，通过Z玻色子衰变为成对的电子或μ介子--更重的电子--来确定Z玻色子。这些Z玻色子的衰变发生在大约6.6%的情况下。在这些搜索中，与这种希格斯玻色子衰变相关的碰撞事件（信号）将被识别为一个狭窄的峰值，在衰变产物的综合质量分布中，在一个平滑的事件背景上。为了提高对该衰变的敏感性，ATLAS和CMS利用希格斯玻色子产生的最常见模式，并根据这些生产过程的特点对事件进行分类。他们还使用先进的机器学习技术来进一步区分信号和背景事件。在一项新的研究中，ATLAS和CMS现在已经联合起来，最大限度地提高了他们的搜索结果。通过结合两个实验在LHC第二次运行期间（发生在2015年至2018年）收集的数据集，这两个合作机构大大提高了其搜索的统计精度和范围。这一合作努力带来了希格斯玻色子衰变为Z玻色子和光子的第一个证据。该结果的统计学意义为3.4个标准差，低于声称观察到的5个标准差的常规要求。测量的信号率比标准模型的预测值高出1.9个标准差。"每个粒子都与希格斯玻色子有特殊的关系，这使得搜索罕见的希格斯衰变成为一个高度优先事项，"ATLAS物理学协调员帕梅拉-法拉利说。"通过对ATLAS和CMS的单个结果的精心组合，我们朝着解开希格斯玻色子的又一个谜团迈出了一步。""新粒子的存在可能对罕见的希格斯衰变模式产生非常重大的影响，"CMS物理学协调员弗洛伦西亚-卡内利说。"这项研究是对标准模型的一个强有力的测试。随着正在进行的大型强子对撞机的第三次运行和未来的高亮度大型强子对撞机，我们将能够提高这一测试的精度，并探测更罕见的希格斯衰变。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362157.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362157.htm

探索物理学的黑暗事务：大型强子对撞机进入未知领域

探索物理学的黑暗事务：大型强子对撞机进入未知领域FASER合作组织在其测量活动中首次观测到了在大型强子对撞机（LHC）上产生的中微子，其统计意义超过了粒子物理学中的发现门槛。该观测包括μ介子中微子和电子中微子的候选事件。此外，该合作项目还展示了对暗光子的搜索结果，这使得由暗物质激发的区域被排除在外。FASER旨在收集更多的数据，以便进行更多的搜索和中微子测量。在大型强子对撞机上对质子对撞产生的中微子进行探测，可以促进对来自天体物理源的高能中微子的研究，并检验不同中微子种类的相互作用机制的普遍性。在大型强子对撞机第3次运行和测量活动开始后的短短9个月内，FASER合作组织改变了这一局面，在今年的莫里昂会议的弱电会议上宣布了它对对撞机中微子的首次观测。特别是，FASER观察到μ介子中微子和电子中微子的候选事件。FASER的联合发言人杰米-博伊德解释说："我们的统计意义大约是16西格玛，远远超过了5西格玛，这是粒子物理学中发现的门槛。"除了在粒子对撞机上对中微子的观测外，FASER还展示了对暗光子的搜索结果。通过一个空的结果，该合作项目能够对以前未曾探索过的参数空间设定限制，并开始排除由暗物质激发的区域。FASER的目标是在未来几年内收集多达10倍的数据，以便进行更多的搜索和中微子测量。FASER（顶部）和[email protected]（底部）探测器。资料来源：CERNFASER是位于ATLAS洞穴两侧的两个新实验之一，用于探测ATLAS中质子对撞产生的中微子。补充实验[email protected]也在Moriond报告了它的第一个结果，显示了八个μ介子中微子候选事件。"我们仍在努力评估对背景的系统不确定性。作为一个非常初步的结果，我们的观测可以在5西格玛的水平上，"[email protected]发言人GiovanniDeLellis补充说。[email protected]探测器被安装在LHC隧道中，正好赶上LHCRun3运行阶段的开始。到目前为止，中微子实验只研究来自太空、地球、核反应堆或固定目标实验的中微子。虽然天体物理学的中微子能量很高，比如那些可以被南极的冰立方实验检测到的中微子，但太阳和反应堆的中微子通常能量较低。固定目标实验的中微子，如欧洲核子研究中心北区和前西区的中微子，其能量区域最高为几百千兆电子伏（GeV）。FASER和[email protected]将缩小固定目标中微子与天体物理中微子之间的差距，覆盖更高的能量范围--几百GeV到几TeV之间。研究人员正在参与的未探索的物理学课题是研究来自天体物理源的高能中微子。事实上，LHC中微子的产生机制，以及它们的质心能量，与宇宙射线与大气碰撞产生的超高能中微子是一样的。那些"大气层"中微子构成了观测天体物理中微子的背景：FASER和[email protected]的测量可以用来精确估计该背景，从而为观测天体物理中微子铺平道路。这些搜索的另一个应用是测量所有三种类型中微子的产生率。这些实验将通过测量由同一类型的母粒子产生的不同中微子种类的比率来检验其相互作用机制的普遍性。这将是对标准模型在中微子领域的一个重要测试。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1352637.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1352637.htm

大型强子对撞机需要一个新的数据库系统 以支持其耗费数PB空间的实验

大型强子对撞机需要一个新的数据库系统以支持其耗费数PB空间的实验欧洲核子研究中心最近不得不升级其后台IT系统，为大型强子对撞机新的实验阶段（大型强子对撞机运行3）做准备。预计到2025年底，该阶段每天将产生1PB的数据。以前的数据库系统已不足以处理对撞机主要实验（如CMS）产生的"高基数"数据。紧凑渺子螺线管（CMS）是大型强子对撞机的通用探测器，拥有广泛的物理学计划。它包括对标准模型（包括希格斯玻色子）的研究，以及对可能构成暗物质的额外维度和粒子的搜索。欧洲核子研究中心称该实验是历史上规模最大的科学合作项目之一，有来自54个不同国家241个机构的约5500人参与。从2018年到2022年，CMS和其他大型强子对撞机实验经历了一个重要的升级阶段，现在已准备好在为期三年的"运行阶段3"数据收集期间恢复亚原子粒子的对撞。在关闭期间，欧洲核子研究中心的专家还对支持CMS的探测器系统和计算基础设施进行了大幅升级。与CMS合作的科学家BrijKishorJashal提到，他的团队在30天内收集了30TB的数据，以监测基础设施的性能。他解释说，这一阶段的操作会产生更高的光度，导致数据量大幅增加。以前的后端监控系统依赖于开源时间序列数据库（TSDB）InfluxDB和监控数据库Prometheus，后者利用压缩算法来有效处理这些数据。然而，InfluxDB和Prometheus遇到了性能、可扩展性和可靠性问题，尤其是在处理高基数数据时。高基数性指的是重复值的普遍性以及在新实例中多次重新部署应用程序的能力。为了应对这些挑战，CMS监控团队选择用VictoriaMetricsTSDB数据库取代InfluxDB和Prometheus。现在，VictoriaMetrics既是CMS的后端存储，也是CMS的监控系统，有效解决了以前遇到的基数问题。Jashal指出，CMS团队目前对集群和服务的性能感到满意。虽然在可扩展性方面仍有空间，但这些服务正在CMS专用Kubernetes集群内以"高可用性模式"运行，以提供更高的可靠性保证。欧洲核子研究中心的数据中心依赖于OpenStack服务，该服务在一个由坚固耐用的x86机器组成的集群上运行。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385081.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385081.htm

大型强子对撞机实验探测到首个"人造"中微子

大型强子对撞机实验探测到首个"人造"中微子生物工程教授詹继勋和他的研究生任杰、CalebBarton最近发表了一篇关于工程化生产多酚O-糖苷的综合性综述文章，通过微生物发酵使这些多酚化合物保持稳定和可溶性。该研究最近发表在《生物技术进展》（BiotechnologyAdvances）杂志上。多酚对人体有许多不同的作用，可用于开发潜在的药物和保健品。它们还具有天然防腐特性，可以保护我们的身体组织免受有害物质的损害。遗憾的是，水溶性差和生物利用率低限制了它们对健康的益处，但通过附着糖分子，现在研究人员可以使它们更易溶于水且更加稳定。图片来源：MattJensen/犹他州立大学这一过程被称为糖基化。研究人员正在使用细菌发酵等新方法来改变多酚的糖结构和糖基化模式。通过研究糖类生物合成所涉及的酶和过程，现在有可能开发出更有效的糖类药物。詹的文章总结了自然界中发现的不同酚醛糖苷及其生产方法。詹说："通过探索这些化合物在细菌中产生的机制，并提供操纵糖类生物合成的方法，我们可以创造出有用的药物，改善人们的生活。"目前已开发出多种在实验室中生产多酚苷的方法，但大多数仍处于小规模生产阶段。未来的研究将侧重于提高生产过程的效率，包括优化发酵条件和寻找更好的化合物运输方式。"多酚苷是有价值的化合物，对健康有多种益处。利用微生物以可控和具有成本效益的方式生产这些化合物有望实现大规模生产，"Zhan说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380131.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380131.htm