“三重胶球”48年终被发现,为什么质子碰撞会产生奇数子?
简介:从未见过的粒子在两个粒子对撞机的热肠中崭露头角,证实了一个有半个世纪(48年)历史的理论。科学家们在1973年
从未见过的粒子在两个粒子对撞机的热肠中崭露头角,证实了一个有半个世纪(48年)历史的理论。
科学家们在1973年预测了这种被称为odderon的粒子的存在,并称其为三种被称为胶子的较小粒子的罕见的短暂结合(三重胶球)。从那以后,研究人员一直怀疑质子以极快的速度撞击在一起时,可能会出现这种信息,但使它成真的确切条件仍然是个谜。现在,在比较了大型强子对撞机(LHC)的数据之后,这是日内瓦附近的17英里长(27公里)的环形原子粉碎机,该设备以发现希格斯玻色子而闻名,而Tevatron现已不复存在3.9英里研究人员报告说,长达6.3公里的美国对撞机在伊利诺伊州一起撞击了质子及其反物质双胞胎(反质子),直到2011年。
寻找奇数子
他们是如何找到奇数子的:在这些粒子碰撞之后,科学家们观察了一下发生了什么。他们认为,质子-质子碰撞和质子-反质子碰撞中,奇数子的出现速率略有不同。这种差异将在其他质子弹起的质子频率与反质子弹起的质子频率之间出现轻微的不匹配,从而显示出来。
大型强子对撞机和Tevatron碰撞发生在不同的能级上。但是,这篇新论文的研究人员开发了一种数学方法来比较他们的数据。它产生了这张图,他们称之为“金钱图”
代表质子-反质子碰撞的蓝线与代表质子-质子碰撞的红线并不完全对齐。这种差异就是奇数的显着迹象——以5 sigma的统计显着性证明,这意味着在不涉及奇数的情况下随机出现的这种效应的几率将为350万分之一。
为什么质子碰撞会产生奇数子
那么,什么是奇数子?从根本上讲,它们是三种“粘性”颗粒(称为胶子)的罕见组合。
质子不是基本的不可分割的粒子。相反,它们是由三个夸克和许多胶子构成的。这些夸克是亚原子世界的沉重打击者,相对笨重,负责构成质子和中子的质量(进而占大部分原子的质量)和电磁电荷。但是胶子起着同样重要的作用:它们携带着强大的力,这是宇宙的四个基本力之一,负责将夸克“胶合”在一起成为质子和中子,然后将这些质子和中子束缚在原子核内。
当质子在类似于LHC的粒子对撞机内以超高能量碰撞时,它们会破碎成碎片的时间约为75%。剩下的25%的时间里,它们像台球桌上的台球一样互相反弹。在这种情况下(称为弹性散射的过程),质子在碰撞中得以幸存。物理学家认为这是可能的,因为质子交换了两个或三个胶子。在短暂的接触点上,那组胶子从一个质子的内部移动到另一个质子的内部。
堪萨斯大学物理学家克里斯托弗·罗永(Christophe Royon)说:“在高能物理学中,当两个质子相互作用,或者一个质子和一个反质子相互作用时,我们总是交换一些粒子。” “在大多数情况下,它将是一种胶子。”
质子-质子碰撞和质子-反质子碰撞都必须交换粒子,这是因为揭示了这两种交换类型之间的细微差别,从而揭示了质子。
有时,在碰撞过程中会出现一种称为胶球的准状态,即一对或三对胶子。科学家们已经证实了双胶球的存在,但这是他们第一次有把握地观察到称为“orderon”的三胶球,预计在1973年会存在。
这些胶球由于称为色的性质而使质子保持完整。颜色(和反颜色)类似于正负电磁电荷-它们控制夸克和胶子在系统中比电磁学复杂得多的系统相互吸引或排斥,而电磁学被称为量子色动力学。夸克和胶子可以分为红色,绿色或蓝色三种电荷之一。红色,绿色和蓝色的组合被称为“白色”,因此是平衡的。
同时,反夸克具有反颜色——反红色,反绿色和反蓝色,与它们的反色抵消,从而形成稳定,平衡的白色电荷。胶子既有颜色又有反颜色。
但是单个胶子总是颜色和反颜色的不稳定混合物:蓝色和反绿色,或者红色和反蓝色,等等。“每个胶子都带有一种颜色和一种反颜色。而且(这些胶子)不喜欢独处。”罗扬说。 当单个胶子进入新的质子时,它会抓住其他粒子-构成质子的夸克和胶子。单一胶子试图与平衡其颜色和反色的颗粒配对。但是质子内部的颜色已经处于平衡状态,外来的不稳定胶子的进入破坏了质子的内部平衡,引发了一系列将颗粒撕裂的事件。这就是质子破碎时75%的碰撞中发生的情况。
声明:本文内容仅代表作者个人观点,与本站立场无关。如有内容侵犯您的合法权益,请及时与我们联系,我们将第一时间安排处理
- 天文学家发现了另一个太阳系:有7颗行星,都属于超级地球
天文学家的新发现:另一个太阳系的存在 在天文学的无尽探索中,我们再次迎来了一次重大突破。 一组国际天文学家宣布,...
宇宙探索 2024-08-05 12:21:25 - 埃德加凯西十大预言 凯西认为外星人会来到地球
埃德加凯西十大预言 凯西认为外星人会来到地球...
宇宙探索 2024-08-04 23:48:45 - 什么是相对论
相对论是物理学中的一种理论,是由爱因斯坦于20世纪初提出的。 它是描述物体运动、空间和时间相对性的一套理论。 相对...
宇宙探索 2024-08-04 21:48:38 - 监视太阳!中国区域警报中心挂牌运行
1月3日消息,据报道,能监测预报太空中 风雨雷电 的国际空间环境服务组织中国区域警报中心,在中国科学院国家空间科学...
宇宙探索 2024-08-04 16:36:32 - 每年有几十万吨大气逃逸到太空,长此以往,大气层会消失吗?
大气层是地球上一个不可缺少的组成部分,可以说没有大气层地球就无法维持大气和生命的存在。 不仅如此,大气层就像是...
宇宙探索 2024-08-01 03:18:18 - 宇宙中的神秘未知物质:暗物质与暗能量
在 我们 宇宙的浩瀚空间中,发光的星体仅是一小部分可见物质。 实际上,绝大多数宇宙物质对我们来说是黑暗和神秘的。...
宇宙探索 2024-07-28 12:34:45 - 宇宙有多少星系?宇宙目前已知有两万亿个分布不均匀
人们总觉得地球在宇宙中比较庞大,但事实上并不是如此经过人们的不断探索之后就发现地球在宇宙当中简直是太渺小了。...
宇宙探索 2024-07-28 10:30:43 - 宇宙十大令人绝望的真相:为什么7这个数字很奇怪 第四个质数 奇数之
7这个数字,在我们生活中扮演着一个神秘而引人入胜的角色。 不仅是自然数中的第四个质数,也是唯一一个被认为是 绿色自...
宇宙探索 2024-07-28 06:10:07 - 太空介绍
太空,是人类探索的终极目的。 它无垠无边,充满着未知和神秘。 对于我们这些地球上的生物来说,太空永远都是一个遥不...
宇宙探索 2024-07-28 05:00:28 - 太空沙拉会危及火星任务吗?
一名研究人员举起一株生长在太空中的植物(图片来源:uux.cn/Evan Krape/特拉华大学)据美国太空网(罗伯特·李):尽管生菜和...
宇宙探索 2024-07-26 22:59:17