Новое исследование углубляет тайну генерации частиц в протонных столкновениях

Группа исследователей, включая ученых из Riken Нишина центра на базе ускорителя науки, Токийский университет, Нагойский университет, и японским Агентством по атомной энергии (атомной энергии), используемых спин-поляризованный релятивистский коллайдер тяжелых ионов в Брукхейвенской национальной лаборатории в США, чтобы показать, что в поляризованных протон-протонных столкновениях нейтральных пионов, испускаемых в области столкновения, где прямого взаимодействия между кварками и глюонами не применяются-все еще в значительной степени лево-правой асимметрии. Эта находка свидетельствует о том, что предыдущий консенсус в отношении генерации частиц при таких столкновениях должны быть пересмотрены.

Понимание механизма, посредством которого частицы создаются в столкновениях протонов имеет значение для понимания ливней космических лучей, где частицы, попадающие в атмосферу Земли из космического пространства создать частицу «души», которые помогают нам узнать об астрономических явлениях, которые происходят в экстремальные условия Вселенной. Тем не менее, это очень трудно изучать, как частицы создаются, как силы, которая связывает протонов в ядре и, которые связывают кварки и глюоны в протоны — сильное взаимодействие и ядерные силы — очень сильна по сравнению с другими силами, такими, как электромагнитные силы и гравитация. Одним из путей для изучения этих важных проблем был связан с атрибутом протонов называется «спин», которая может быть понята по аналогии с тем, как лучшие игрушки вращается вокруг своей оси. Спин протона может быть искусственно выровнены, в процессе, который называется «поляризация».

В 1970-х годах эксперименты на ускорителях в Аргоннской национальной лаборатории в США показал, что пионы созданный к передней столкновениях поляризованных Протонов были большие лево-правой асимметрии. Энергия поляризованных протонов, используемых в этих экспериментах составил около 10 миллиардов электрон-вольт (ГэВ). Эксперименты при высоких энергиях — в том числе один на 200 ГэВ с использованием поляризованного протонного пучка в Фермиевской Национальной ускорительной лаборатории (окончательной) в Соединенных Штатах и на RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории (БНЛ) в США, где двух пучков 100 ГэВ протоны двигаются в противоположных направлениях, сталкивались, показал, что право-левая асимметрия сохраняется даже при высокой энергии поляризованных протонов. Был достигнут консенсус в отношении того, что эта асимметрия была вызвана прямого взаимодействия кварков и глюонов в протонах, основано на теории, называемой квантовой хромодинамике КХД (квантовая хромодинамика).

Однако, с помощью дополнительных экспериментов на установках RHIC, результаты начали появляться, что оспариваемые консенсуса. По словам Юджи Гото, один из авторов настоящей работы, «при энергии RHIC время кварки и глюоны разбросаны, и различные частицы формируются в виде струи. Когда лево-правой асимметрии струи генерируется вперед из положения столкновения на коллайдере RHIC был осмотрен, было установлено, что, вопреки ожиданиям, общего реактивного и пионов, содержащиеся в струе, не показывают лево-правой асимметрии. Это позволяет предположить, что причиной лево-правой асимметрии не было прямого рассеяния кварков и глюонов».

В целях дальнейшего изучения, исследователи провели эксперименты, опубликована в письма в ЖЭТФ, где они использовали электромагнитный калориметр детектора, которые ранее использовались в Большом Адронном Коллайдере в ЦЕРН-известный как эксперимент LHCf есть и RHICf эксперимента на RHIC — принять детальный взгляд на гамма-лучи, генерируемые распадов пионов по очень вперед области столкновения. Однако они обнаружили, что лево-правой асимметрии в нейтральных пионов сохраняется даже в очень узкой области.

По словам Гото, «мы обнаружили, что асимметрия продолжает существовать в очень узкий угол прямо напротив столкновения, и в самом деле увеличивается, так как угол отходит от нуля. Этот результат требует пересмотра прежних теоретических интерпретаций. Малого переднего угла асимметрии соответствует области энергий, в которой протоны вызывают возбужденное состояние, и вклад других механизмов — дифракции и резонанса — может предоставить подсказку к тайне.»

По данным Минью Ким, международная программа юрист RIKEN и аспирантка Корейского университета, который был первым автором эксперимента, «это было здорово, чтобы иметь возможность работать с новым детектором, и мы планируем продолжить нашу работу, чтобы понять механизм, который формирует право-левая асимметрия. Это, несомненно, даст нам понимание ливней космических лучей и таким образом помогают нам понять явления, которые происходят в экстремальных условиях Вселенной».

сделать разницу: спонсорские возможности