热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

ALICE发现在大型强子对撞机中粲强子化有所不同

2021-06-11 13:41          ALICE CERN 大型强子对撞机 粲强子 核分析技术
由ALICE合作进行的新测量显示,在质子-质子碰撞中,粲夸克形成强子的方式与基于电子对撞机测量的预期大相径庭。


新组件安装过程中的ALICE实验视图。(图片:欧洲核子研究中心)

夸克是粒子物理标准模型的基本粒子之一。除了上夸克和下夸克(它们是宇宙中普通物质的基本组成部分),还有其他四种夸克,它们也在粒子加速器(如CERN大型强子对撞机)的碰撞中大量产生。由于强相互作用的一个基本方面,即所谓的色电荷约束,夸克不能被孤立地观察到。限制要求携带强相互作用(称为颜色)电荷的粒子形成色中性状态。这反过来又迫使夸克经历强子化的过程,即形成强子。强子是一种主要由一个夸克和一个反夸克(介子)或三个夸克(重子)组成的复合粒子。唯一的例外是最重的夸克,也就是顶夸克,它在强子化之前就已经衰变了。

在粒子加速器中,大质量的夸克,比如粲夸克,只在碰撞粒子之间最初的相互作用中产生。根据使用的光束类型,它们可以是电子-正电子、电子-质子或质子-质子碰撞(如LHC)。随后的粲夸克强子化成为介子(D0, D+, D)或重子(?c,?c,…)发生在一个很长的时空尺度上,并且被认为是普遍的,即与碰撞粒子的种类无关,直到最近ALICE合作的发现。

在大型强子对撞机第2次运行期间收集的大量数据样本使ALICE能够通过重建所有粲介子种类和最丰富的粲重子(?c和?c)的衰变来计算质子-质子对撞中产生的绝大多数的粲夸克。魅力夸克被发现在几乎40%的时间里形成重子,这比以前在对撞机上用电子束进行的测量所预期的要多四倍(下图中的e+e和ep)。

这些测量结果表明,色电荷封闭和强子形成的过程仍然是强相互作用的一个不甚了解的方面。目前对重子增强的理论解释包括在质子-质子碰撞中产生的多个夸克的组合以及色电荷中和的新机制。在大型强子对撞机的下一次运行期间进行的额外测量将使这些理论得到审查,并进一步加深我们对强相互作用的认识。

在ALICE的文章和ALICE网站上阅读更多内容。


形成介子(夸克-反夸克)或重子(三个夸克)的每个种类的粲夸克的比例。ALICE在质子-质子对撞中的测量结果显示,重子的比例比使用电子束的对撞机中要大。图片:CERN



推荐阅读

破裂物理研究获进展

近日,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所EAST团队等离子体破裂物理课题组在破裂物理、逃逸电子和破裂预测等方面取得了系列新进展。相关研究成果发表在Nuclear Fusion、Plasma Physics and Controlled Fusion等上。 2021-06-10

中子衍射研究:一种新的自旋结构及巨压磁效应

中国科学院物理研究所 北京凝聚态物理国家研究中心磁学国家重点实验室M03组团队,在Fe掺杂的MnNiGe合金中,利用中子衍射手段,首次解析出了无公度圆锥螺旋磁结构,并利用此磁结构关联的晶格畸变和织构效应获得了巨大负热膨胀 2021-06-10

近代物理所研究者指出近年报道的首例电子俘获核激发现象或被高估

近日,中国科学院近代物理研究所的科研人员发现,美国科学家发现的首例电子俘获核激发(NEEC)现象,因受复杂γ(伽马)本底影响,测量的激发几率可能被显著高估。该研究推荐利用次级束流装置在低γ本底环境下获得更可靠的实验结果。相关研究于6月2日发表在《Nature》的“Matters Arising”栏目上。 2021-06-08

中国散裂中子源初期核数据实验结果引人注目

中国散裂中子源(CSNS)是国家大型科学实验装置,于2018年建成。CSNS的反角白光中子实验装置(或反角白光中子源,简称Back-n)是一台高性能白光中子源,其综合性能处于国际同类装置的前列,尤其是其距中子产生靶等距离的中子流强是国际上最高的,覆盖能区范围和中子飞行时间测量的分辨率也具有很强的竞争力。 2021-06-05

天文学家记录迄今为止伽马射线暴中能量最高的辐射和最长的“余辉”

2019年8月29日,地球各地的科学家们被提醒注意大约在10亿光年外发生的一个强烈事件。这是一个巨大的伽马射线暴,虽然10亿光年是一个几乎深不可测的距离,但这个事件在伽马射线暴中是独一无二的。巨大的距离实际上比科学家过去观察到的伽马射线暴更接近我们的星球,这为他们提供了一个以新的方式研究该事件的机会。 2021-06-05

阅读排行榜