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Large Hadron Collider는 쿼크 질량을 측정하는 새로운 방법을 찾는 데 도움이 되었습니다.

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대형 강입자 충돌기(Large Hadron Collider)의 ALICE 실험은 처음으로 "데드 콘(dead cone)"으로 알려진 현상을 직접 측정하여 물리학자들이 기본 입자인 매력 쿼크의 질량을 직접 측정할 수 있게 했습니다.

우리 주변의 보이는 우주를 구성하는 많은 입자는 실제로 쿼크로 알려진 덜 강력한 기본 입자로 구성된 구성 입자입니다. 예를 들어, 양성자와 중성자는 각각 XNUMX개의 쿼크를 포함합니다. 쿼크에는 XNUMX가지 "맛"이 있습니다. 위, 아래, 위, 아래, 기이하고 마법에 걸린 쿼크는 각각 다른 질량, 스핀 및 기타 양자 특성을 가지고 있습니다. 쿼크의 다른 조합은 다른 입자를 형성합니다. 쿼크는 글루온이라고 하는 질량이 없는 입자를 통해 전달되는 힘에 의해 이러한 구성 입자에서 함께 유지됩니다. 집합적으로 쿼크와 글루온을 파톤이라고 합니다.

스위스 제네바 근처 CERN에 있는 대형 강입자 충돌기(Large Hadron Collider)는 강력한 자기장으로 양성자를 27km 길이의 터널을 통해 6,8TEV의 에너지로 가속시킨 후 서로 충돌합니다. 충돌의 결과로 다른 입자의 캐스케이드가 형성되고, 이 캐스케이드 자체가 더 많은 입자로 방출되거나 붕괴되고, 캐스케이드 아래로 계속해서 기본 물리학의 측면을 밝힐 수 있습니다.

대형 Hadron Collider

특히, 쿼크와 글루온은 쿼크가 글루온을 방출하고 글루온 자체가 다른 저에너지 글루온을 방출할 수 있는 파톤 스트림(parton stream)이라는 캐스케이드에서 생성 및 방출됩니다.

ALICE 프로젝트(대형 이온 충돌기 실험)에 참여하는 과학자들은 양성자-양성자 충돌 데이터를 XNUMX년 동안 분석하여 데드 콘이 존재한다는 증거를 찾았습니다. 양자 색역학 이론(QCD)에 따르면 데드 콘은 특정 질량과 에너지의 파톤이 글루온을 방출할 수 없는 영역입니다. ALICE 대변인 Luciano Musa는 언론 성명에서 "데드 콘을 직접 관찰하는 것은 매우 어려운 일이었습니다."라고 말했습니다.

어려움의 일부는 데드 존이 양성자-양성자 충돌에서 생성된 다른 아원자 입자로 채워질 수 있고 흐름을 통한 파톤의 움직임을 추적하는 것은 끊임없이 방향을 변경하기 때문에 쉽지 않다는 것입니다.

이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 파톤 스트림의 기록을 시간으로 되감고 스트림의 부산물이 방출된 위치와 시기를 결정할 수 있는 방법을 개발했습니다. 특히 그들은 매력적인 쿼크와 관련된 흐름을 찾았습니다. 과학자들은 그것들을 해부하면서 글루온 복사가 억제된 영역인 파톤 흐름 동안 방출되는 글루온 복사의 패턴을 발견했습니다. 이것은 죽은 콘입니다.

이번 발견은 QCD 예언을 확인시켜줄 뿐만 아니라 이론과 간접 측정에 따르면 1,275+/-25 MeV/c^2인 매력 쿼크의 질량을 직접 측정할 수 있다는 점에서 중요하다. . QCD에 따르면 데드 콘은 파톤 질량과 직접적인 관련이 있으며 질량이 없는 입자는 데드 콘을 형성할 수 없습니다. 데드 콘의 발견은 쿼크 물리학의 새로운 시대를 열 수 있는 길을 열 수 있습니다.

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