“行为异常”的粒子可能会回答有关“大爆炸”的关键问题

子轸 2019年11月4日09:58:25 评论
“行为异常”的粒子可能会回答有关“大爆炸”的关键问题

布鲁克黑文实验室的物理学家弗莱明·维德拜克(Flemming Videbaek)在RHIC的STAR探测器上安装了重味跟踪器,该探测器是布鲁克黑文国家实验室的粒子对撞机。实验的新见解表明,夸克与夸克胶子等离子体的相互作用可能比以前想象的要多。布鲁克黑文国家实验室

一项新的实验表明,在原子粉碎机的炽热火球中产生的神秘粒子行为异常。

测量结果显示,这种粒子被称为魅夸克,揭示出与其相邻的亚原子粒子之间令人惊讶的相互作用。这一发现可以增进科学家对“大爆炸”之后(即宇宙被原始粒子的原始汤液渗透)的状况的理解,并可能显示出超出当今科学家所知的物理学线索。

回到开始

令人惊讶的夸克行为最早是在布鲁克阿文国家实验室位于纽约阿普顿的相对论重离子对撞机(RHIC)上发现的,其目的是在大爆炸之后的十亿分之一秒内重建条件。这项新发现的关键是重型香料追踪器(HFT),这是一组最近安装的与数码相机类似的超灵敏光电探测器。研究人员第一次使用HFT直接测量了夸克夸克从万亿度火球中出现的行为,这些夸克旨在重现宇宙的第一刻。

为了重现这些原始条件,RHIC 以接近光速的速度互相发射金原子。当它们发生碰撞时,原子分解成一堆基本的,自由流动的粒子,称为夸克-胶子等离子体。夸克组成了更熟悉的粒子,例如质子和中子,而胶子则是将夸克结合在一起的强大核力的载体。

根据一项详细研究结果的新研究,这些测量结果告诉物理学家,他们基于夸克和胶子束缚在一起的场模型是否正确。

该研究的合著者布鲁克海文国家实验室的物理学家弗莱明·维德拜克(Flemming Videbaek)告诉Live Science:“您可以研究核介质在如此高温下的行为和功能。”

激烈的互动

夸克及其反物质对应物有六种,物理学家称之为“风味”:上,下,上,下,怪异和魅力。他们有不同的质量。组成质子和中子的上下夸克最轻。夸克是第二重的,仅次于顶级夸克。它们永远不会在地球上的普通条件下形成。粒子加速器是制造它们所必需的。

阿尔伯特· 爱因斯坦著名的E = mc2方程说能量和质量是同一回事,当原子核在RHIC中碰撞时,能量是如此之大,以至于它产生了更重的奇异粒子,例如夸克。

通过这种激烈的碰撞形成的粒子之一是D-零,它由魅夸克和反夸克组成。D零点在衰减并变成其他两个粒子之前分别传播了几分之一毫米:钾离子和介子。实验人员实际上是通过HFT“看到”了这些东西。

使研究人员感到惊讶的是,夸克-胶子等离子体流捕获了重的D-零粒子。橄榄球形的火球从较宽的部分而不是从末端发射的D零点多,而不是均匀分布。先前的模型预测,包含重夸克夸克的D-zero太大,无法与等离子体中的夸克和胶子相互作用。根据那些模型,它的质量意味着D-zero会在等离子的力作用于其上之前迅速爆发,并且等离子的持续时间不足以产生太多的相互作用。

相反,夸克-胶子等离子体具有较低的粘度。维德拜克说,如果是流体,它将自由流动。

维德拜克说:“它具有低粘度的事实意味着它(与颗粒)相互作用很多。” 这意味着“某些模型相距遥远”。

除了帮助科学家完善他们的模型外,魅力夸克还揭示了有关夸克-胶子等离子体行为的更多细节。了解此类等离子体的实际作用有助于科学家了解寻找新的物理定律所要寻找的内容,并帮助他们了解已经知道的等离子体的含义。

研究小组希望在未来的实验中深入了解由夸克组成的其他重质稀有粒子的行为,例如由底部夸克及其较轻表亲组成的B(或“美”)介子。维德贝克说。

子轸

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