For første gang målte ALICE-eksperimentet ved Large Hadron Collider direkte fenomenet kjent som "den døde kjeglen", slik at fysikere direkte kunne måle massen til en grunnleggende partikkel, den sjarmerte kvarken.
Mange av partiklene som utgjør det synlige universet rundt oss, er faktisk konstituerende partikler bygget av mindre kraftige fundamentale partikler kjent som kvarker. For eksempel inneholder protoner og nøytroner tre kvarker hver. Det er seks forskjellige "smaker" av kvarker - opp, ned, opp, ned, rart og fortryllet - hver med forskjellige masser, spinn og andre kvanteegenskaper. Ulike kombinasjoner av kvarker danner forskjellige partikler. Kvarkene holdes sammen i disse bestanddelpartiklene av en kraft som overføres gjennom en masseløs partikkel kalt gluon. Samlet er kvarker og gluoner kjent som partoner.
Large Hadron Collider ved CERN nær Genève, Sveits akselererer protoner med sterke magnetiske felt gjennom en 27 km lang tunnel til en energi på 6,8 TEV, hvoretter de kolliderer med hverandre. Som et resultat av kollisjonene dannes det en kaskade av andre partikler, som selv sender ut eller forfaller til enda flere partikler, og så videre nedover kaskaden, som kan kaste lys over aspekter ved grunnleggende fysikk.
Spesielt blir kvarker og gluoner skapt og frigjort i en kaskade kalt en partonstrøm, der kvarker frigjør gluoner, og gluoner selv kan frigjøre andre gluoner med lavere energi.
Forskere som jobber med ALICE-prosjektet (A Large Ion Collider Experiment) analyserte tre år med data fra proton-protonkollisjoner for å finne bevis på eksistensen av en død kjegle. I følge teorien om kvantekromodynamikk, eller QCD, er den døde kjeglen et område der deler av en viss masse og energi ikke kan avgi gluoner. "Det var veldig utfordrende å observere den døde kjeglen direkte," sa ALICE-talsmann Luciano Musa i en pressemelding.
En del av vanskeligheten er at den døde sonen kan fylles med andre subatomære partikler skapt i proton-protonkollisjoner, og det er ikke lett å spore bevegelsen til en parton gjennom strømmen fordi den hele tiden endrer retning.
For å løse dette problemet utviklet forskerne en metode der de var i stand til å spole tilbake opptak av partonstrømmer tilbake i tid, slik at de kunne bestemme hvor og når strømmens biprodukter ble frigitt. Spesielt så de etter strømmer som involverte en sjarmert kvark. Dissekere dem oppdaget forskerne i mønsteret av gluonstråling som sendes ut under partonstrømmer, et område der gluonstråling ble undertrykt. Dette er en død kjegle.
Funnet er viktig ikke bare fordi det bekrefter QCD-profetien, men også fordi det nå er mulig å direkte måle massen til den sjarmerte kvarken, som ifølge teori og indirekte målinger er 1,275+/-25 MeV/c^2 . I følge QCD er den døde kjeglen direkte relatert til partonmassen, og masseløse partikler kan ikke danne en død kjegle. Oppdagelsen av den døde kjeglen kan bane vei for en ny æra av kvarkfysikk.
Du kan hjelpe Ukraina med å kjempe mot de russiske inntrengerne. Den beste måten å gjøre dette på er å donere midler til Ukrainas væpnede styrker gjennom Redd livet eller via den offisielle siden NBU.
Les også:
- CERN godkjente prosjektet for å bygge en 100 kilometer lang kolliderer for 23 milliarder dollar
- Large Hadron Collider har blitt lansert igjen etter tre års pause