Proton-Phi Etkileşimi

Bir proton (iki yukarı kuark ve bir aşağı kuarktan oluşur) ve bir ɸ mezonu (garip-karşıt-aralıklı bir kuark çiftinden oluşur) arasındaki etkileşimin, LHC’de bir proton-proton çarpışmasından ortaya çıktıkları sırada aralarındaki mesafenin sanatsal bir temsili. onları bir femtometre sırasına göre. Kredi: ALICE işbirliği

ALICE işbirliği, protonlar ve fimezonlar arasındaki kalıntı güçlü etkileşimi ilk kez gözlemledi.

Geçenlerde yayınlanan bir makalede Fiziksel İnceleme MektuplarıALICE işbirliği, iki kuark ve üç kuark parçacıkları arasındaki artık etkileşimi incelemek için femtoskopi olarak bilinen bir yöntem kullandı. Bu ölçüm sayesinde ilk kez ɸ (phi) mezonu (garip-antistrange kuarklar) ile bir proton (iki yukarı kuark ve bir aşağı kuark) arasında bir etkileşim gözlemlendi.

ɸ mezonu elektriksel olarak yüklü olmadığı için, proton ve ɸ arasındaki bir etkileşim elektromanyetik kökenli olamaz ve yalnızca artık güçlü etkileşime atfedilebilir. Güçlü etkileşim, kuarkları hadronların içinde bir arada tutan şeydir (proton ve ɸ mezon gibi), kalan güçlü etkileşim ise hadronlar arasında etki eden kuvvettir. Bu, protonları ve nötronları atom çekirdeği şeklinde bir arada tutan etkileşimdir.

Büyük Bir İyon Çarpıştırıcı Deneyi

Büyük Bir İyon Çarpıştırıcı Deneyi. Kredi bilgileri: CERN

Çekirdekler gibi kararlı bağlı durumlarda incelenebilen protonlar ve nötronlar arasındaki artık güçlü etkileşimin aksine, parçacık çarpışmalarında üretilen kararsız hadronlar arasındaki etkileşimi gözlemlemek çok zordur. Femtoskopi olarak bilinen bir yaklaşım kullanılarak LHC’de mümkün olduğu bulundu. LHC çarpışmalarındaki hadronlar birbirine çok yakın, yaklaşık 10-15 m mesafelerde üretilir (birim femtometre olarak bilinir, dolayısıyla femtoskopi adı verilir). Bu ölçek, kalan güçlü kuvvetin aralığıyla eşleşir ve hadronlara uçup gitmeden önce kısa bir etkileşim şansı verir. Sonuç olarak, çekici bir etkileşim yaşayan hadron çiftleri birbirine biraz daha yakın hareket ederken, itici bir etkileşim için tam tersi gerçekleşir. Her iki etki de parçacıkların ölçülen bağıl hızlarının ayrıntılı analiziyle açıkça gözlemlenebilir.

p-ɸ (proton-ɸ mezon) etkileşimi bilgisi nükleer fizikte iki yönlü ilgi çekicidir. İlk olarak, bu etkileşim, kiral simetrinin kısmi restorasyonu için aramalar için bir bağlantı noktasıdır. Güçlü etkileşimi karakterize eden sol ve sağ el (kiral) simetrisinin Doğada kırıldığı bulunmuştur ve bu etki, kütlelere göre proton ve nötron gibi çok daha büyük hadron kütlelerinden sorumludur. onları oluşturan kuarklar. Bu nedenle, kiral simetri, kütlenin kendisinin kökeniyle bağlantılıdır! Kiral simetrinin restorasyonunu aramanın ve kütle oluşturan mekanizmaya ışık tutmanın olası bir yolu, LHC’deki çarpışmalarda oluşan yoğun nükleer madde içindeki ɸ mezonların özelliklerinin modifikasyonlarını incelemektir. Bununla birlikte, bu amaç için, ilk önce vakumdaki basit iki cisim p-ɸ etkileşiminin anlaşılması önemlidir.

ALICE Dış Namlu Montajı

ALICE, Dış Namlu Montajı. Kredi bilgileri: CERN

İkinci ilgi noktası, garip-karşıt aralıklı kuark içeriği nedeniyle, ɸ mezonunun hiperonlar (Y) olarak adlandırılan bir veya daha fazla garip kuark içeren baryonlar (üç kuarktan oluşan hadronlar) arasındaki etkileşimin olası bir aracı olarak kabul edilmesidir. ). Bu etkileşimin gücüne bağlı olarak, hiperonlar, en yoğun ve en az anlaşılan astrofizik nesneler arasında yer alan nötron yıldızlarının çekirdeğini oluşturabilir. Y-ɸ etkileşim kuvvetinin doğrudan ölçümü, uygulanabilir olmasına rağmen henüz gerçekleştirilmemiştir, ancak günümüzde bu miktar, temel simetriler yoluyla p-ɸ bulguları temelinde tahmin edilebilir. Bu nedenle, p-ɸ etkileşimini ölçmek, nötron yıldızlarındaki YY etkileşimine dolaylı erişim sağlar.

ALICE tarafından ölçülen orta düzeyde etkileşim gücü, nükleer ortam içindeki ɸ özelliklerinin daha sonraki çalışmaları için nicel bir referans sağlar ve ayrıca nötron yıldızlarındaki hiperonlar arasında ihmal edilebilir bir etkileşime dönüşür. Yaklaşan LHC Çalışmaları 3 ve 4 sırasında daha doğru ölçümler yapılacak ve çıkarılan parametrelerin kesinliğinin önemli ölçüde iyileştirilmesine ve ayrıca Y-ɸ etkileşiminin doğrudan tespit edilmesini mümkün kılacaktır.

Referans: S. Acharya et al. (ALICE İşbirliği), 14 Eylül 2021, Fiziksel İnceleme Mektupları.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.172301





#CERNin #ALICE #Dedektörü #Hadronlar #Arasındaki #Etkileşimi #Anlamada #Sonraki #Adımı #Atıyor