Οι φυσικοί που εργάζονταν στον ανιχνευτή ALICE χρησιμοποίησαν δεδομένα σύγκρουσης τριών ετών πρωτονίου-πρωτονίου στο LHC και
Οι ερευνητές εξηγούν ότι η σύγκρουσηΤα στοιχειώδη σωματίδια στους επιταχυντές προκαλούν αλληλεπιδράσεις υψηλής ενέργειας, οι οποίες οδηγούν στο σχηματισμό παρτονίων (κουάρκ και γλουονίων). Αυτά τα σωματίδια υφίστανται μεταγενέστερους μετασχηματισμούς, εκπέμποντας ακτινοβολία με τη μορφή πρόσθετων γκλουονίων. Σε μια τέτοια διαδικασία καταρράκτη, η ενέργεια των αρχικών σωματιδίων μεταφέρεται σε πολλά σωματίδια με χαμηλότερη ενέργεια.
Το μοτίβο μιας τέτοιας ακτινοβολίας εξαρτάται από τη μάζα του παρτονίου που εκπέμπει γκλουόνιο. Η περιοχή γύρω από την κατεύθυνση πτήσης του parton στην οποία καταστέλλεται η ακτινοβολία ονομάζεται νεκρός κώνος.
Οι φυσικοί σημειώνουν ότι το φαινόμενο του νεκρού κώνου ήτανείχε προβλεφθεί από τη θεωρία της ισχυρής αλληλεπίδρασης πριν από περίπου τριάντα χρόνια, αλλά μέχρι τώρα, οι επιστήμονες ήταν σε θέση να καθορίσουν μόνο έμμεσα την παρουσία του. Το κύριο πρόβλημα ήταν η δυσκολία στον προσδιορισμό της κατεύθυνσης της κίνησης του παρτονίου, καθώς και το γεγονός ότι η περιοχή του νεκρού κώνου μπορεί να γεμίσει με σωματίδια στα οποία έχει μετατραπεί το παρτονάκι που ακτινοβολεί.
Καταρράκτη παρτονική ροή. Πηγή: CERN
Στην εργασία τους, οι ερευνητές ανακατασκεύασανη ροή των παρτονίων κατά μήκος του τελικού του προϊόντος, του πίδακα αδρονίου, που ανιχνεύεται από τους ανιχνευτές. Στη διαδικασία ανάλυσης ενός μεγάλου δείγματος παρατηρήσεων συγκρούσεων πρωτονίου-πρωτονίου, οι φυσικοί ανακάλυψαν έναν πίδακα που περιείχε ένα c-κουάρκ (γοητευμένο κουάρκ). Κατάφεραν να ανιχνεύσουν ολόκληρη την ιστορία της εκπομπής γκλουονίων από αυτό το κουάρκ. Μια σύγκριση του σχεδίου εκπομπής γκλουονίων ενός γοητευμένου κουάρκ με την κατανομή γκλουονίων και κουάρκ χωρίς μάζα αποκάλυψε έναν νεκρό κώνο στη δομή του c-κουάρκ.
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι εκτός από την επιβεβαίωσηθεωρία της ισχυρής αλληλεπίδρασης και της ύπαρξης του φαινομένου του νεκρού κώνου, η ανακάλυψη αποδεικνύει επίσης ότι το γοητευμένο κουάρκ έχει μάζα. Τα σωματίδια χωρίς μάζα δεν έχουν νεκρούς κώνους, πράγμα που σημαίνει ότι μελετώντας αυτό το φαινόμενο, μπορεί κανείς να υπολογίσει τη μάζα των κουάρκ.
Οι μάζες κουάρκ είναι θεμελιώδειςποσότητες στη σωματιδιακή φυσική, αλλά δεν μπορούν να προσεγγιστούν και να μετρηθούν απευθείας σε πειράματα επειδή, με εξαίρεση το κορυφαίο κουάρκ, τα κουάρκ παγιδεύονται μέσα σε σύνθετα σωματίδια. Η τεχνική μας για την άμεση παρατήρηση του νεκρού κώνου του παρτονίου προσφέρει έναν τρόπο μέτρησης της μάζας των κουάρκ.
Andrea Dainese, φυσικός ALICE, συν-συγγραφέας της μελέτης
Εικόνα εξωφύλλου: CERN
Συγκρίνετε πώς γυρίστηκε η σεληνιακή έκλειψη από τη NASA και τη Roscosmos
Η «πέμπτη δύναμη» δημιουργεί αόρατα «τείχη» στο σύμπαν. Το κύριο πράγμα για τη νέα θεωρία των φυσικών
Δημοσιεύθηκε ο χάρτης μόλυνσης από την ευλογιά των πιθήκων