За първи път експериментът ALICE в Големия адронен колайдер измерва директно феномена, известен като „мъртвия конус“, което позволява на физиците директно да измерват масата на фундаментална частица, очарования кварк.
Много от частиците, които изграждат видимата вселена около нас, всъщност са съставни частици, изградени от по-малко мощни фундаментални частици, известни като кварки. Например протоните и неутроните съдържат по три кварка. Има шест различни „вкуса“ на кварките – нагоре, надолу, нагоре, надолу, странни и омагьосани – всеки с различни маси, спинове и други квантови свойства. Различни комбинации от кварки образуват различни частици. Кварките се държат заедно в тези съставни частици чрез сила, предавана през безмасова частица, наречена глуон. Заедно кварките и глуоните са известни като партони.
Големият адронен колайдер в CERN близо до Женева, Швейцария ускорява протоните със силни магнитни полета през тунел с дължина 27 km до енергия от 6,8 TEV, след което те се сблъскват един с друг. В резултат на сблъсъците се образува каскада от други частици, които сами излъчват или се разпадат на още повече частици и така нататък надолу по каскадата, което може да хвърли светлина върху аспекти на фундаменталната физика.
По-специално, кварките и глуоните се създават и освобождават в каскада, наречена партонов поток, където кварките освобождават глуони, а самите глуони могат да освобождават други глуони с по-ниска енергия.
Учените, работещи по проекта ALICE (Експеримент с голям йонен колайдер), анализираха тригодишни данни от сблъсъци между протони и протони, за да намерят доказателства за съществуването на мъртъв конус. Според теорията на квантовата хромодинамика, или QCD, мъртвият конус е област, където партоните с определена маса и енергия не могат да излъчват глуони. „Беше много предизвикателство да се наблюдава пряко мъртвия конус“, каза говорителят на ALICE Лучано Муса в изявление за пресата.
Част от трудността е, че мъртвата зона може да бъде запълнена с други субатомни частици, създадени в протон-протонни сблъсъци, и проследяването на движението на партон през потока не е лесно, тъй като той постоянно променя посоката.
За да решат този проблем, учените са разработили метод, чрез който са успели да превъртят назад във времето записи на партонни потоци, което им позволява да определят къде и кога са били освободени страничните продукти на потока. По-специално, те търсиха потоци, включващи очарован кварк. Дисектирайки ги, учените откриха в модела на глуонното лъчение, излъчвано по време на партонните потоци, област, където глуонното лъчение беше потиснато. Това е мъртъв конус.
Откритието е важно не само защото потвърждава пророчеството на QCD, но и защото вече е възможно директно да се измери масата на очарования кварк, която според теорията и косвените измервания е 1,275+/-25 MeV/c^2 . Според КХД мъртвият конус е пряко свързан с масата на партона и безмасовите частици не могат да образуват мъртъв конус. Откриването на мъртвия конус може да проправи пътя за нова ера на физиката на кварките.
Можете да помогнете на Украйна да се бори срещу руските нашественици. Най-добрият начин да направите това е да дарите средства на въоръжените сили на Украйна чрез Savelife или през официалната страница НБУ.
Прочетете също:
- ЦЕРН одобри проекта за изграждане на 100-километров колайдер за 23 милиарда долара
- Големият адронен колайдер беше пуснат отново след тригодишна пауза