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48年搜索后,物理学家发现超罕见的“三重胶球”粒子

地图集实验,LHC
(图片信用:CERN)

在两个颗粒侵占者的热肠道中揭示了一颗从未看见的粒子,确认了半世纪历史的理论。

科学家预测颗粒的存在,称为Odderon,1973年,将其描述为罕见的,短寿命的三种称为胶囊的少数颗粒。从那时起,研究人员怀疑odderon可能会出现在极速度的质子在一起时,但是将其涌入存在的精确条件仍然是一个谜。现在,在比较来自大型国土撞机(LHC)的数据后,在日内瓦的17英里长(27公里)的环形原子Smasher,以寻找Higgs Boson和Tevatron,现在已经过错了3.9英里 - 龙(6.3 km)美国撞机在伊利诺伊州的恐惧质子和他们的反物质双胞胎(反滴答)直到2011年,研究人员报告了Odderon存在的确凿证据。

寻找Odderon.

这就是他们发现它的方式:在那些粒子碰撞之后,科学家们看着看看发生了什么。他们理论大学odderons在质子 - 质子碰撞和质子 - 反罗本碰撞中会出现略微不同的速率。这种差异将在质子的频率与其他质子上弹跳的质子的频率与反泡棒反弹的质子的频率之间略有错配。

LHC和Tevatron碰撞发生在不同的能量水平。但是这篇新论文背后的研究人员开发了一种比较他们的数据的数学方法。它制作了这个图表,它们称为“钱剧情”:

图表显示了两条类似的线路,不遵循完全相同的路径。这两条线之间的差异是由于Odderon的存在。

图表显示了两条类似的线路,不遵循完全相同的路径。这两条线之间的差异是由于Odderon的存在。 (图片信用:由堪萨斯大学提供)

代表质子-AntiProton碰撞的蓝线并不完全与红线完美排列,这代表质子 - 质子碰撞。这种差异是Odderon的迹象—展示了5秒字节的统计学意义,这意味着这种随机出现的效果的几率没有涉及的oddderons将为350万元。

为什么质子碰撞产生Odderons

那么,ofdderons是什么?从根本上说,它们是一种罕见的三个“粘性”颗粒作为胶水的组合。 

质子不是基本的不可分割的颗粒。相反,他们构建了三个夸克和许多胶水。那些夸克是解封世界的沉重击球手,相对庞大,负责弥补质子和中子的质量(以及又大部分质量 原子)和电磁电荷。但是胶合起到重要的角色:他们带着的角色 强力, 其中一个 四个基本力量 宇宙中,负责将“胶合”夸克一起进入质子和中子,然后将这些质子和中子结合在一起在原子核内。 

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当质子在像LHC这样的颗粒煤机内的超高能量下碰撞时,它们会粉碎约75%的时间。剩下的25%的时间,他们在台球表上彼此相互反弹。在这种情况下—一种称为弹性散射的过程—质子在遭遇中存活。物理学家认为,因为质子交换了两三个胶水。在短暂的接触点处,一组胶水从一个质子的内部行进到另一个质子的内部。

“在高能量物理学中,当两位质子互动或质子和一个反罗本互动时,我们总是交换一些颗粒,研究铅作者Christophe Royon,堪萨斯大学的物理学家告诉实时科学。 “在大多数情况下,它将是一个胶合。”

重要的是,质子 - 质子碰撞和质子 - 抗质子碰撞交换颗粒,因为它在揭示了Odderon的两种交换之间的微妙差异。

偶尔,一个称为胶球的准状态—一对或三重胶 —在碰撞期间出现。科学家已经证实了双胶球的存在,但这是他们第一次被信心观察到称为Odderon的三倍胶球,这是1973年预测存在的。 

由于属性称为颜色,这些胶球保持质子完好无损。颜色(和抗颜色)类似于正电磁充电—他们控制夸克和胶合在系统中彼此相互吸引或排斥的程度更复杂 电磁学 被称为量子色动力学。夸克和胶合可以将三个收费中的一个分类为红色,绿色或蓝色。据说红色,绿色和蓝色的组合是“白色”,因此平衡。 

与此同时,古董有抗颜色—抗红,抗绿色和抗蓝色—用他们的颜色对应物抵消,形成稳定,平衡的白色电荷。胶合有颜色和抗颜色。

但个别胶原始终是一种不稳定的颜色和抗色混合物:蓝色和抗绿色,或红色和抗蓝等。“每个胶质都携带颜色和抗色。和[这些胶合]没有罗顿说,喜欢独处。

当单个胶合器进入新的质子时,将其抓住另一个粒子—构成质子的夸克和胶原。单个gluon寻求与平衡它的粒子配对 颜色和抗颜色。但质子里面的颜色已经平衡,外来,不稳定的胶合的入口扰乱了质子的内部平衡,触发了撕裂粒子的级联事件。当质子碎片时,这就是在75%的碰撞中发生的事情。

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但在本季度质子互相反弹而不是破碎的情况下,这是胶合交换涉及双人或三重胶球(Odderon)的标志,因此它并没有破坏质子的内部平衡。双胶球有自己的内部平衡。它们的颜色和抗彩电荷与一个质子容易匹配并滑到另一个质子,而不会使它们分开。 1973年,研究人员表明,三个胶合应该理论上,能够形成三重胶球,其中红色,绿色和蓝色相互平衡。他们称之为ofdderon。

胶原和多胶合的交易所在最极端的能量最短暂的时刻发生。到目前为止,没有人见过或直接检测到Odderon(或双胶球,因为它的存在是间接确认的)。

由于Suny Stony Brook Astrophysicist Paul Sutter,检测Odderon不会改变物理学的面孔 在2019年在一篇现场科学文章中写道回到研究人员首先发现了粒子的可能证据时。 Sutter和许多其他研究人员认为,除了一个Quasiparticle之外,它不是一个真正的粒子,因为它只是少于少量粒子的临时布置。然而,同样可以说是质子和中子。)Royon表示,发现这一发现很重要,因为它证实了关于粒子物理研究人员的基本思想,用于预测1973年的oddderon的存在。

最初发表于现场科学。