대형 강 입자 충돌기에서 몇 개의 새로운 입자가 발견 되었습니까?
물론 가장 유명한 발견은
Hadron은 무엇입니까?
그렇다면이 59 개의 새로운 하드론은 무엇입니까?처음부터 시작해 보겠습니다. hadron은 기본 입자가 아닙니다. 물리학 자들은 Murray Gell-Mann과 George Zweig가 오늘날 쿼크 모델로 알려진 것을 독립적으로 제안했을 때 1964 년부터 이것을 알고있었습니다. 그녀는 새로운 유형의 기본 입자 인 쿼크로 구성된 복합 입자로 하드론을 제시했습니다.
쿼크는 자유롭게 태어 났지만 묶여있는 것으로 만 발견됩니다.
프랭크 윌첵
2004 년 강력한 상호 작용 이론에서 점근 적 자유를 발견 한 노벨 물리학상 수상자
"hadron"이라는 용어 자체는 그리스어에서 유래했습니다."Hadros"는 강하고 강력한 상호 작용에 참여하는 hadron의 속성을 반영합니다. 이들은 핵과 다른 하드론 내부의 쿼크를 묶는 단거리 기본 상호 작용입니다. 이 상호 작용의 강도는 전자기, 약한 및 중력이라는 다른 세 가지 기본 상호 작용의 강도보다 훨씬 우수합니다.
다양한 종류의 기본 및 복합 입자와 그 상호 작용을 설명하는 이론에 대한 간략한 개요입니다. 왼쪽의 기본 입자는 페르미온이고 오른쪽은 보손입니다.
하드론은 쿼크 및 안티 쿼크와 관련된 시스템입니다. 두 가지 유형의 hadron이 있습니다-baryons 및 mesons.
- 중입자(중입자 전하 B = +1) — 세 개의 쿼크(qqq)로 구성되고 페르미온(J = 1/2, 3/2, ...)으로 구성된 입자입니다. 예를 들어 중입자에는 양성자와 중성자가 포함됩니다.
- Antibaryons (B = -1)는 3 개의 antiquarks ()로 구성됩니다. Antiproton과 antineutron은 antibaryons 그룹에 속합니다.
- 쿼크와 안티 쿼크 (q)로 구성된 중간자 (B = 0)는 중간 위치를 차지합니다. Meson은 정수 스핀을 가지며 boson입니다 (J = 0, 1, 2, ...).
결과적으로 쿼크는 표준 모델의 기본 입자입니다. 그들은 e/3의 배수인 전하를 가지며 자유 상태에서는 관찰할 수 없습니다.
2012 년 ATLAS Cave의 Murray Gell-Mann 교수. Gell-Mann은 1964 년에 쿼크 모델과 "쿼크"라는 이름을 제안했고 1969 년에 노벨 물리학상을 받았습니다. (이미지 : CERN)
새로운 하드론은 어떻게 나타 납니까?
하지만 연구자들이 여전히 그러하듯이멘델레예프가 주기율표를 만든 지 150년이 지난 뒤에도 새로운 동위원소를 발견했지만, 쿼크에 의해 형성된 가능한 화합물 상태에 대한 연구는 여전히 입자물리학의 활발한 분야입니다.
그 이유는 양자 색 역학에 있습니다.또는 QCD, 하드론 내부에서 쿼크를 함께 유지하는 강력한 상호 작용을 설명하는 이론. 이 상호 작용에는 상호 작용의 강도가 거리에 따라 감소하지 않는다는 사실을 포함하여 몇 가지 흥미로운 기능이 있습니다. 이것은 hadrons-색상 제한 외부에서 무료 쿼크의 존재를 금지하는 속성으로 이어집니다. 이러한 특징은이 이론을 수학적 관점에서 매우 어렵게 만듭니다.
사실 지금까지는 색제한 자체가 분석적으로 입증되지 않았습니다. 그리고 과학자들은 어떤 쿼크 조합이 강입자를 형성할지 정확하게 예측할 방법이 아직 없습니다.
우리는 hadron에 대해 무엇을 알고 있습니까?
1960년대에는 이미 100개 이상의 알려진 것이 있었습니다.하드론의 종류. 그들은 가속기 실험과 우주선 실험에서 발견되었습니다. 쿼크 모델을 통해 물리학자들은 전체 "동물원"을 단지 세 가지 다른 쿼크(위, 아래, 이상한)의 서로 다른 복합 상태로 설명할 수 있었습니다. 알려진 모든 강입자는 3개의 쿼크로 구성되거나(중입자 형성) 쿼크-반쿼크 쌍(중간자 형성)으로 설명될 수 있습니다. 그러나 이 이론은 또한 쿼크에 대한 다른 가능한 배열도 예측했습니다.
이미 쿼크에 대한 Gell-Mann의 원본 기사에 있습니다.1964 년에는 3 개 이상의 쿼크를 포함하는 입자에 대한 아이디어가 가능하다고 간주되었습니다. 오늘날 과학자들은 그러한 입자가 존재한다는 것을 알고 있습니다. 그러나 최초의 4 쿼크 및 5 쿼크 하드론 또는 테트라 쿼크와 펜타 쿼크를 실험적으로 확인하는 데 수십 년이 걸렸습니다.
LHC에서 발견 된 59 개의 새로운 하드론의 전체 목록이 아래 이미지에 나와 있습니다.
LHC에서 발견 된 새로운 하드론의 전체 목록,발견 연도 (수평축) 및 입자 질량 (수직축)별로 분해됩니다. 색상과 모양은 이러한 상태의 쿼크 함량을 나타냅니다. 크레딧 : LHCb / CERN.
이 입자들 중 일부는 펜타 쿼크이고, 일부는 테트라 쿼크이며, 일부는 더 높은 에너지 바리온과 중간층의 새로운 (흥분된) 상태입니다.
- 펜타쿼크는 복합 아원자 집단이다.5개의 쿼크로 구성된 입자. 이들의 존재는 2015년 7월 대형강입자충돌기를 이용해 입증됐다. 그것들은 중입자, 하드론, 페르미온, 공명입니다. 그들은 강입자 분광학, 즉 펜타쿼크의 물리학에 대한 연구 방향을 제시합니다.
- 테트라쿼크는 두 개의 쿼크와 두 개의 안티쿼크로 구성된 기본 입자인 하드론입니다. 테트라쿼크의 스핀은 정수일 수만 있으므로 중간자만이 테트라쿼크 구조를 가질 수 있습니다.
- 중입자는 기본 입자 계열입니다.세 개의 쿼크로 구성된 강력하게 상호작용하는 페르미온. 2015년에는 펜타쿼크라고 불리는 5개의 쿼크로 구성된 유사한 입자의 존재도 입증되었습니다. 주요 중입자에는 (질량이 증가함에 따라) 양성자, 중성자, 람다 중입자, 시그마 하이페론, xy 하이페론, 오메가 하이페론이 포함됩니다. 오메가 하이퍼론의 질량(3278 전자 질량)은 양성자 질량의 거의 1.8배입니다.
- Meson은 값이 0 인 하드론입니다.바리온 번호. 표준 모델에서 중간자는 동일한 수의 쿼크와 안티 쿼크로 구성된 복합 기본 입자입니다. 중간층에는 pions (π-mesons), kaons (K-mesons) 및 기타 더 무거운 중간층이 포함됩니다.
중간자는 원래 강력한 힘을 전달하고 원자핵에 양성자와 중성자를 가두는 역할을 하는 입자로 예측되었습니다.
모든 중간자는 불안정하다.결합 에너지의 존재로 인해 중간자의 질량은 구성 쿼크의 질량을 합한 것보다 몇 배 더 큽니다. 중입자는 중간자(짝수의 쿼크로 구성됨)와 함께 강입자라고 불리는 강한 상호작용에 참여하는 기본 입자 그룹을 구성합니다.
측정과 함께 이러한 새로운 입자의 발견그 속성은 여전히 쿼크 모델의 경계를 테스트하는 데 중요한 정보를 제공합니다. 이를 통해 연구자들은 강력에 대한 이해를 심화하고, 이론적 예측을 테스트하고, 모델을 미세 조정할 수 있습니다. 이는 LHC에서 수행되는 연구에 특히 중요하다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 사실은 강한 상호작용이 강입자가 충돌할 때 일어나는 대부분의 일을 담당한다는 것입니다. 과학자들이 강한 힘을 더 잘 이해할수록 이러한 충돌에 대한 시뮬레이션이 더 정확해질 것입니다. 결과적으로, 가능한 새로운 물리적 현상을 암시할 수 있는 기대에서 작은 편차를 볼 가능성이 높아집니다.
LHC (LHC)에서 발견 된 첫 번째 hadron, χb (3P)는 ATLAS에 의해 발견되었으며, 가장 최근에는 CMS에서 관찰 된 새로운 흥분된 아름다운 이상한 바리온과 LHCb에서 발견 된 4 개의 테트라 쿼크가 포함됩니다.
더 읽어보기
물리학 자들은 블랙홀의 아날로그를 만들어 호킹의 이론을 확인했습니다. 어디로 가는가?
낙태와 과학 : 출산 할 아이들에게 일어날 일
화성 비행을 위해 핵 로켓 엔진이 제작되고 있습니다. 어떻게 위험 해?
표준 모델은 이론적 구성입니다.모든 기본 입자의 전자기, 약하고 강한 상호 작용을 설명하는 기본 입자의 물리학. 현대의 공식화는 쿼크의 존재를 실험적으로 확인한 후 70 년대 중반에 완성되었습니다.
페르미온은 기본 입자의 고유 각운동량인 반정수 스핀 값을 갖는 입자 또는 준입자입니다.