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CERN的外来超子与质子相互作用

CERN 对撞机 质子 中子
发布:2020-12-21 15:32:22    

通过窥视镜:CERN的ALICE检测器目前正在升级,可能很快会提供有关Hyperon相互作用的进一步见解。图片:朱利安·奥尔丹/欧洲核子研究组织)

欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)的高能质子之间的碰撞使物理学家首次看到了涉及称为超子的外来粒子的相互作用。在大型强子对撞机(ALHC)上进行ALICE实验的研究人员研究了超子-包含至少一个奇怪夸克的重子-通过强力与质子相互作用的方式。他们的结果是我们对强力的理解迈出的重要一步,也可能提供对中子星中令人难以置信的致密物质的见解。

强子,包括质子和中子,是包含两个或多个夸克的粒子,这些夸克通过强力保持在一起。强子之间的相互作用还可以通过强力来减弱-我们对强子如何相互作用的有限的大多数知识来自涉及质子和中子的实验研究。由于强力的性质,这些相互作用在理论上很难预测-并且更好地了解强子如何相互作用被称为粒子物理学标准模型的“最后前沿”。

质子,中子和超子都是包含三个夸克的重子。质子和中子仅包含上下夸克,而超子则至少包含一个奇怪的夸克。因此,研究超子如何相互作用提供了对强力的新见解。

强子“来源”

在他们的研究中,ALICE团队研究了质子之间的高能碰撞,这些碰撞在碰撞位点周围的空间中产生了粒子的“源”。在这里,夸克和胶子彼此相互作用以产生新的粒子。成对的超子和质子在离开之前被ALICE检测到。通过测量被检测对中质子和超子的动量之间的相关性,物理学家可以搜集有关在源中彼此靠近时它们如何相互作用的重要信息。

夸克胶子等离子体以创纪录的速度旋转

在这种高能量条件下,可以通过对离散时空晶格上的夸克和胶子的行为进行建模,在有限的程度上预测这些相互作用。正如团队所希望的那样,这些预测几乎与他们的测量结果完全匹配。

该研究除了提供有关强子如何相互作用的重要见解之外,还可以增进我们对中子星的理解。这是因为天体物理学家认为,超子可能存在于这些物体的极其密集的核心中。进一步研究ALICE上的超子相互作用以及俄罗斯,日本和德国的未来设施,可能会导致人们对中子星以及中子星合并的物理过程有一个更好的了解。

这项研究在《自然》中有描述。

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