Fizycy pracujący nad detektorem ALICE wykorzystali dane dotyczące zderzeń protonów z protonami z trzech lat w LHC i
Naukowcy wyjaśniają, że zderzeniecząstki elementarne w zderzaczach powodują oddziaływania wysokoenergetyczne, w wyniku których powstają partony (kwarki i gluony). Cząstki te ulegają kolejnym przemianom, emitując promieniowanie w postaci dodatkowych gluonów. W takim procesie kaskadowym energia pierwotnych cząstek jest przenoszona na wiele cząstek o niższej energii.
Charakter takiego promieniowania zależy od masy partonu emitującego gluon. Obszar wokół kierunku lotu partonu, w którym promieniowanie jest tłumione, nazywany jest martwym stożkiem.
Fizycy zauważają, że efekt martwego stożka byłprzewidywane przez teorię silnego oddziaływania około trzydzieści lat temu, ale do tej pory naukowcy byli w stanie jedynie pośrednio ustalić jego obecność. Głównym problemem była trudność w określeniu kierunku ruchu partonu, a także fakt, że obszar martwego stożka może być wypełniony cząstkami, w które zamienił się parton promieniujący.
Kaskadowy przepływ partonów. Źródło: CERN
W swojej pracy badacze zrekonstruowaliprzepływ partonów wzdłuż końcowego produktu, dżetu hadronowego, który jest wykrywany przez detektory. W trakcie analizy dużej próby obserwacji zderzeń proton-proton, fizycy odkryli dżet zawierający kwark c (kwark zaczarowany). Byli w stanie prześledzić całą historię emisji gluonów przez ten kwark. Porównanie wzorca emisji gluonów zaczarowanego kwarka z rozkładem gluonów i bezmasowych kwarków ujawniło martwy stożek w strukturze kwarku c.
Naukowcy zauważają, że oprócz potwierdzeniateorii oddziaływania silnego i istnienia efektu martwego stożka, odkrycie dowodzi również, że zaczarowany kwark ma masę. Cząstki bezmasowe nie mają martwych stożków, co oznacza, że badając ten efekt można oszacować masę kwarków.
Masy kwarkowe są fundamentalnew fizyce cząstek elementarnych, ale nie można ich uzyskać i zmierzyć bezpośrednio w eksperymentach, ponieważ, z wyjątkiem kwarka górnego, kwarki są uwięzione w cząstkach złożonych. Nasza technika bezpośredniej obserwacji martwego stożka partonowego umożliwia pomiar masy kwarków.
Andrea Dainese, fizyk ALICE, współautor badania
Zdjęcie na okładce: CERN
Porównaj, jak zaćmienie Księżyca zostało sfilmowane przez NASA i Roscosmos
„Piąta siła” tworzy niewidzialne „ściany” we wszechświecie. Najważniejsze w nowej teorii fizyków
Opublikowana mapa infekcji ospy małp