• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Nya CERN -resultat visar nya fenomen vid protonkollisioner

    När antalet partiklar som produceras vid protonkollisioner (de blå linjerna) ökar, de fler av dessa så kallade konstiga hadroner mäts (som visas av de orange till röda rutorna i grafen). Kredit:ALICE/CERN

    I en artikel publicerad idag Naturfysik , ALICE -samarbetet rapporterar att protonkollisioner ibland uppvisar liknande mönster som de som observerades vid kollisioner av tunga kärnor. Detta beteende upptäcktes genom observation av så kallade konstiga hadroner i vissa protonkollisioner där ett stort antal partiklar skapas. Konstiga hadroner är välkända partiklar med namn som Kaon, Lambda, Xi och Omega, alla innehåller minst en så kallad konstig kvark. Den observerade "ökade produktionen av konstiga partiklar" är ett välbekant inslag i kvark-gluonplasma, ett mycket hett och tätt tillstånd av materia som existerade bara några miljondelar av en sekund efter Big Bang, och skapas vanligen vid kollisioner av tunga kärnor. Men det är första gången någonsin att ett sådant fenomen entydigt observeras i de sällsynta protonkollisionerna där många partiklar skapas. Detta resultat kommer sannolikt att utmana befintliga teoretiska modeller som inte förutsäger en ökning av konstiga partiklar i dessa händelser.

    "Vi är mycket glada över denna upptäckt, "sade Federico Antinori, Talesperson för ALICE -samarbetet. "Vi lär oss återigen mycket om det här ursprungliga tillståndet. Att kunna isolera kvark-gluon-plasmaliknande fenomen i ett mindre och enklare system, som kollisionen mellan två protoner, öppnar en helt ny dimension för att studera egenskaperna hos det grundläggande tillstånd som vårt universum kom ifrån. "

    Studien av kvark-gluonplasma ger ett sätt att undersöka egenskaperna hos stark interaktion, en av de fyra kända grundkrafterna, medan förstärkt produktion av konstigheter är en manifestation av detta tillstånd. Kvark-gluonplasma produceras vid tillräckligt hög temperatur och energitäthet, när vanlig materia genomgår en övergång till en fas där kvarker och gluoner blir "fria" och därmed inte längre är begränsade inom hadroner. Dessa förhållanden kan uppnås vid Large Hadron Collider genom att kollidera tunga kärnor med hög energi. Konstiga kvarker är tyngre än de kvarker som utgör normalt material, och vanligtvis svårare att producera. Men detta förändras i närvaro av kvark-gluonplasmas höga energitäthet, som balanserar skapandet av konstiga kvarker i förhållande till icke-konstiga. Detta fenomen kan nu ha observerats även inom protonkollisioner.

    Särskilt, de nya resultaten visar att produktionshastigheten för dessa konstiga hadroner ökar med "mångfald" - antalet partiklar som produceras vid en given kollision - snabbare än andra partiklar som genereras vid samma kollision. Även om protonens struktur inte innehåller konstiga kvarkar, data visar också att ju högre antal konstiga kvarker som finns i den inducerade hadronen, desto starkare är ökningen av produktionshastigheten. Inget beroende av kollisionsenergin eller massan av de genererade partiklarna observeras, visar att det observerade fenomenet är relaterat till det konstiga kvarkinnehållet i de producerade partiklarna. Märklig produktion bestäms i praktiken genom att räkna antalet konstiga partiklar som produceras vid en given kollision, och beräkning av förhållandet konstiga till icke-konstiga partiklar.

    Förbättrad produktion av konstigheter hade föreslagits som en möjlig följd av kvark-gluonplasmabildning sedan början av åttiotalet, och upptäcktes i kollisioner av kärnor på nittiotalet genom experiment på CERN:s Super Proton Synchrotron. En annan möjlig följd av kvarkgluonplasmabildningen är en rumslig korrelation mellan partiklarna i sluttillståndet, orsakar en distinkt preferensinriktning med formen på en ås. Efter upptäckten i kraftiga kärnkollisioner, åsen har också setts i protonkollisioner med stor mångfald vid Large Hadron Collider, vilket ger den första indikationen att protonkollisioner kan uppvisa tungkärniga egenskaper. Att studera dessa processer mer exakt kommer att vara nyckeln till att bättre förstå de mikroskopiska mekanismerna för kvark-gluonplasma och det kollektiva beteendet hos partiklar i små system.

    ALICE -experimentet har utformats för att studera kollisioner av tunga kärnor. Det studerar också proton-protonkollisioner, som främst tillhandahåller referensdata för de tungkärniga kollisionerna. De rapporterade mätningarna har utförts med 7 TeV -protonkollisionsdata från LHC -körning 1.

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com