大型ハドロン衝突型加速器での ALICE 実験では、「デッド コーン」として知られる現象を初めて直接測定し、物理学者が基本粒子であるチャームド クォークの質量を直接測定できるようになりました。
私たちの周りの目に見える宇宙を構成する粒子の多くは、実際には、クォークとして知られる、それほど強力ではない基本粒子から構築された構成粒子です。 たとえば、陽子と中性子にはそれぞれ つのクォークが含まれています。 クォークには、アップ、ダウン、アップ、ダウン、ストレンジ、エンチャントの つの異なる「フレーバー」があり、それぞれが異なる質量、スピン、その他の量子特性を持っています。 クォークのさまざまな組み合わせがさまざまな粒子を形成します。 クォークは、グルオンと呼ばれる質量のない粒子を介して伝達される力によって、これらの構成粒子内で一緒に保持されます。 まとめて、クォークとグルオンはパートンとして知られています。
スイスのジュネーブ近くの CERN にある大型ハドロン衝突型加速器は、陽子を 27 km の長さのトンネルを通して 6,8 TEV のエネルギーまで強力な磁場で加速し、その後互いに衝突させます。 衝突の結果、他の粒子のカスケードが形成され、それ自体が放出または崩壊してさらに多くの粒子になり、カスケードを下っていき、基本的な物理学の側面に光を当てることができます。
特に、クォークとグルオンは、パートン ストリームと呼ばれるカスケードで作成および放出されます。ここでは、クォークがグルオンを放出し、グルオン自体が他の低エネルギーのグルオンを放出できます。
ALICE プロジェクト (A Large Ion Collider Experiment) に取り組んでいる科学者は、デッド コーンの存在の証拠を見つけるために、陽子 - 陽子衝突からの 年間のデータを分析しました。 量子色力学 (QCD) の理論によれば、デッド コーンは、特定の質量とエネルギーを持つパートンがグルオンを放出できない領域です。 「デッドコーンを直接観察するのは非常に困難でした」とALICEのスポークスマン、ルチアーノ・ムーサは記者会見で述べた。
難点の つは、不感帯が陽子と陽子の衝突で生成された他の亜原子粒子で満たされる可能性があることです。流れの中のパートンの動きを追跡することは、常に方向を変えているため、容易ではありません。
この問題を解決するために、科学者たちは、パートン ストリームの記録を過去に巻き戻して、ストリームの副産物がいつどこで放出されたかを特定できる方法を開発しました。 特に、彼らはチャームド・クォークを含む流れを探しました。 それらを解剖すると、科学者は、パートン流中に放出されるグルオン放射のパターンで、グルーオン放射が抑制された領域を発見しました。 これはデッドコーンです。
この発見は、QCD の予言を確認するだけでなく、理論と間接測定によれば、1,275+/-25 MeV/c^2 であるチャームド クォークの質量を直接測定することが可能になったため、重要です。 . QCD によれば、デッド コーンはパートン質量に直接関係しており、質量のない粒子はデッド コーンを形成できません。 デッドコーンの発見は、クォーク物理学の新時代への道を開く可能性があります。
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