ALICE 검출기를 연구하는 물리학자들은 3년 동안 LHC에서 양성자-양성자 충돌 데이터를 사용했으며,
연구진은 충돌기에서 기본 입자의 충돌이 고에너지 상호 작용을 일으켜이 입자는 후속 변형을 거쳐 추가 글루온의 형태로 방사선을 방출합니다.이 캐스케이드 과정에서, 원래 입자의 에너지는 많은 저에너지 입자로 전달됩니다.
이러한 방사선의 패턴은 글루온 방출 파톤의 질량에 따라 다릅니다.방사선이 억제되는 파톤의 비행 방향 주변 영역을 데드 콘(dead cone)이라고 합니다.
물리학자들은 데드콘 효과가약 30년 전에 강한 상호작용 이론에 의해 예측되었지만, 지금까지 과학자들은 간접적으로 그 존재를 고정할 수 있었습니다. 주요 문제는 파톤 운동의 방향을 결정하는 데 어려움이 있었고 데드 콘의 영역이 방사 파톤이 회전한 입자로 채워질 수 있다는 사실이었습니다.
캐스케이드 파톤 흐름. 출처: CERN
그들의 작업에서 연구원들은 재구성했습니다.검출기에 의해 감지되는 최종 생성물인 강입자 제트를 따라 흐르는 파톤의 흐름. 양성자-양성자 충돌 관측의 많은 표본을 분석하는 과정에서 물리학자들은 c-쿼크(charmed quark)를 포함하는 제트를 발견했습니다. 그들은 이 쿼크에 의한 글루온 방출의 전체 역사를 추적할 수 있었습니다. 매력적인 쿼크의 글루온 방출 패턴과 글루온 및 질량이 없는 쿼크의 분포를 비교하면 c-쿼크 구조에서 데드 콘이 드러났습니다.
연구원들은 확인하는 것 외에도강한 상호작용의 이론과 데드콘 효과의 존재, 이 발견은 또한 매드 쿼크가 질량을 가지고 있음을 증명합니다. 질량이 없는 입자에는 죽은 원뿔이 없으므로 이 효과를 연구하면 쿼크의 질량을 추정할 수 있습니다.
쿼크 질량은 기본입자 물리학에서는 양이지만, 톱 쿼크를 제외하고 쿼크는 복합 입자 내부에 갇혀 있기 때문에 실험에서 직접 액세스하고 측정할 수 없습니다. 파톤 데드 콘을 직접 관찰하는 우리의 기술은 쿼크의 질량을 측정하는 방법을 제공합니다.
Andrea Dainese, ALICE 물리학자, 연구 공동 저자
표지 이미지: CERN
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