快捷搜索:  www.ymwears.cn

追踪含有魅力夸克的粒子可以让我们深入了解夸克是如何结合在

核物理学家正试图了解夸克和胶子是如何结合形成强子的。强子是由两三个夸克组成的复合粒子。研究这一过程,称为hadronization,由核物理学家组成的研究小组使用了明星探测器在相对论重离子对撞机美国能源部科学办公室用户设备能源部布鲁克海文国家实验室的核物理研究测量的相对丰度一定的两年期和three-quark强子的金原子的碰撞中创建充满活力。这些碰撞瞬间“融化”了组成金原子核的单个质子和中子之间的边界,这样科学家们就可以研究它们内部的组成部分——夸克和胶子——是如何重组的。

恒星物理学家研究了含有重“魅力”夸克的粒子,这些粒子比轻粒子更容易追踪,看看测量结果如何与强子化的不同解释的预测相匹配。发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的测量结果,揭示了更多的三夸克强子,超出了被广泛接受的强子化解释(即碎片化)的预期。结果表明,RHIC产生的稠密粒子汤中的夸克通过一种称为合并的机制更直接地重新结合。

由两三个夸克组成的强子是构成我们世界可见物质的基石,包括构成原子核的质子和中子。但是我们从来没有看到它们的内部构造块——夸克和胶子——是自由的物体,因为夸克总是‘被限制’在复合粒子中,”美国能源部的劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的物理学家Xin Dong说。

RHIC的重离子碰撞创造了一种被称为夸克-胶子等离子体(QGP)的物质状态,这是一种热粒子汤,模拟了早期宇宙的样子,在这种情况下,夸克被“消除”,或者说被释放出来,脱离了它们在复合粒子中被称为强子的常规束缚。

“通过追踪RHIC碰撞产生的粒子,我们可以探索强子化的机制,以及强核力是如何将夸克限制在普通物质中,”耶鲁大学教授、“恒星合作”的联合发言人海伦?凯恩斯(Helen Caines)表示。

恒星物理学家们使用安装在RHIC星探测器4米宽的时间投影室中央的高分辨率重味追踪器(HFT)测量了迷人强子(包含重“魅力”夸克的强子)。

布鲁克海文实验室物理学家Flemming Videbaek是恒星高频辐射项目的负责人,他说:“高频辐射可以‘放大’粒子,比如三夸克的lambda粒子,它在距离碰撞中心不到0.1毫米的地方衰变。”

结合高频ft中的“撞击”和更远的恒星探测器中对衰变产物的测量,物理学家可以计算出从QGP中产生的3夸克的蓝夸克和2夸克的d - 0 (D0)粒子的数量。

来自肯特州立大学和伯克利实验室的博士后Sooraj Radhakrishnann进行了主要的分析,他说:“我们使用了一种监督机器学习技术来抑制大背景,以便探测到魅力粒子。”

恒星计数的结果使lambdas和D0粒子的数量几乎相等。这比一个被广泛接受的强子化机制——即碎片化——所预测的更让lambdas着迷。

“碎片化准确地描述了高能粒子物理实验的许多实验结果,”董说。这种机制包括高能夸克或胶子“激发”真空并“分裂”形成夸克-反夸克对。他解释说,随着分裂过程的进行,它创造了一个丰富的夸克和反夸克的池,它们可以结合形成2夸克和3夸克强子。

但是碎片化解释预测,在RHIC测量的动量范围内,由重离子碰撞产生的粒子比D0粒子更少。恒星对“迷人重子增强”的观测(导致几乎相同数量的迷人lambda和D0粒子)支持了强子化的另一种机制。这一解释被称为“合并”,它假设RHIC的QGP粒子汤的密度使夸克足够接近,使它们能够直接重新组合成复合粒子。

“恒星的结果表明,合并在重离子碰撞中的魅力夸克强子化中扮演着重要的角色,至少在这个实验测量的动量范围内是这样的,”董说。

理解合并的机制可能会提供新的见解,有助于揭示夸克和胶子是如何被限制在强子内,从而建立原子核的结构。原子核是构成我们世界上可见的一切物质的核心。

您可能还会对下面的文章感兴趣: