物理学家正在大型强子对撞机上深入研究标准模型之外的奥秘，试图了解暗物质和能量。他们的研究在粒子物理学中至关重要，具有重大技术创新的潜力。
大型强子对撞机的科学家们正在探索粒子物理学标准模型之外的新粒子，旨在解开其局限性并促进技术进步。
随着2012年希格斯玻色子粒子的发现，粒子物理学的标准模型似乎已经完成。标准模型是物理学家目前对宇宙主要组成部分和四分之三主要力的最佳解释。但是，仍有许多谜团是标准模型根本无法解释的。这些包括暗物质和暗能量。美国能源部（DOE）支持的物理学家正试图弄清楚是否存在超出标准模型的粒子和力，如果有，它们是什么。
大型强子对撞机的研究
明尼苏达大学双城分校（University of Minnesota Twin Cities）的Nadja Strobbe就是其中一位研究人员。她在大型强子对撞机（LHC）上从事实验，这是世界上最大、最强大的粒子加速器。（大型强子对撞机也是科学家发现希格斯玻色子的地方。大型强子对撞机是瑞士的一个17英里长的环形管。它使粒子的速度达到光速的 99.9999991%。在某些点上，粒子束碰撞并产生壮观的新粒子喷雾。科学家收集机器运行中每秒发生的4000万次粒子碰撞的数据。这些数据为科学家提供了对宇宙的新见解。他们正在探索的一些问题是为什么会有物质，为什么不同的粒子有不同的质量。
对顶级夸克的追求
明尼苏达大学科学与工程学院（University of Minnesota College of Science and Engineering）的物理学和天文学教授斯特罗布（Strobbe）正在寻找一种从未见过的粒子，称为“顶夸克”。这是一个理论化的粒子，不适合当前的粒子物理学标准模型。目前的标准模型有 17 种不同的粒子。其中一些是充当物质组成部分的粒子。这些包括构成质子和中子的夸克，以及另一个称为轻子的组，其中包括电子。标准模型还描述了携带驱动这些构建块之间相互作用的四种主要力中的三种的粒子。早在实验物理学家发现这些粒子的证据之前，理论家就已经预测了它们。标准模型就像一个填字游戏——理论提供了线索，使物理学家能够“填补”空白。希格斯玻色子是最后一个需要填补的空白。
超对称性及其他
超对称性是一种理论，它可能能够进一步将物理学扩展到标准模型之外。它表明标准模型中每个现有粒子都有一个“超级伙伴”粒子。标准模型中现有的粒子之一称为顶夸克。Strobbe正在研究的“顶夸克”是理论上顶夸克的超级伙伴。发现顶夸克的实验证据可以帮助科学家解决当前标准模型无法解释的一些问题。
大型强子对撞机在推动物理学发展中的作用
大型强子对撞机对斯特罗布的工作至关重要，因为它有可能产生这些超对称粒子。包括Strobbe在内的科学家正在使用大型强子对撞机来碰撞质子，以产生这些理论上的粒子。她最近得到了美国能源部科学办公室的支持，以改进机器学习如何解释来自大型强子对撞机的数据。
大型强子对撞机和斯特罗布的工作正在帮助我们更好地理解宇宙的基本原理。它们还为未来的技术奠定了基础。事实证明，科学家从改进粒子加速器技术中获得的知识对于开发CT扫描和MRI等医疗技术至关重要。从物质的组成部分到我们用来拯救生命的技术，物理学家正在寻找新的方法来扩展我们对周围世界和其他地方的了解。
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