Die Physiker, die am ALICE-Detektor arbeiteten, nutzten Daten von Proton-Proton-Kollisionen am LHC über drei Jahre und
Die Forscher erklären, dass die Kollision von Elementarteilchen in Beschleunigern eine hochenergetische Wechselwirkung verursacht, die zuDiese Teilchen durchlaufen nachfolgende Umwandlungen und emittieren Strahlung in Form von zusätzlichen Gluonen.Bei diesem Kaskadenprozess wird die Energie der ursprünglichen Teilchen auf viele energieärmere Teilchen übertragen.
Das Muster dieser Strahlung hängt von der Masse des Gluon-emittierenden Partons ab.Der Bereich um die Flugrichtung des Partons, in dem die Strahlung unterdrückt wird, wird als toter Kegel bezeichnet.
Physiker stellen fest, dass der Totkegeleffekt warvon der Theorie der starken Wechselwirkung vor etwa dreißig Jahren vorhergesagt, aber bisher konnten Wissenschaftler ihre Anwesenheit nur indirekt feststellen. Das Hauptproblem war die Schwierigkeit, die Richtung der Partonbewegung zu bestimmen, sowie die Tatsache, dass der Bereich des toten Kegels mit Partikeln gefüllt sein kann, in die sich der strahlende Parton verwandelt hat.
Parton-Strömung kaskadieren. Quelle: CERN
In ihrer Arbeit rekonstruierten die Forscherder Fluss von Partonen entlang seines Endprodukts, des Hadronenstrahls, der von den Detektoren erfasst wird. Bei der Analyse einer großen Stichprobe von Beobachtungen von Proton-Proton-Kollisionen entdeckten Physiker einen Jet, der ein c-Quark (charmed quark) enthielt. Sie konnten die gesamte Geschichte der Emission von Gluonen durch dieses Quark nachvollziehen. Ein Vergleich des Gluon-Emissionsmusters eines Charmed-Quarks mit der Verteilung von Gluonen und masselosen Quarks offenbarte einen toten Kegel in der c-Quark-Struktur.
Die Forscher stellen fest, dass zusätzlich zur BestätigungTheorie der starken Wechselwirkung und der Existenz des Dead-Cone-Effekts beweist die Entdeckung auch, dass das Charmed-Quark eine Masse hat. Masselose Teilchen haben keine toten Kegel, was bedeutet, dass man durch Untersuchung dieses Effekts die Masse von Quarks abschätzen kann.
Quarkmassen sind grundlegendGrößen in der Teilchenphysik, die aber im Experiment nicht direkt zugänglich und messbar sind, weil Quarks mit Ausnahme des Top-Quarks in zusammengesetzten Teilchen eingeschlossen sind. Unsere Technik zur direkten Beobachtung des Parton-Totkegels bietet eine Möglichkeit, die Masse von Quarks zu messen.
Andrea Dainese, ALICE-Physikerin, Co-Autorin der Studie
Titelbild: CERN
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