Дальше Стандартной модели — как коллайдеры помогают исследовать физику
Физики из Университета Райса подробно
рассказали, как процесс образования материи в коллайдере может повлиять
на будущие исследования первичной плазмы и физики за пределами
Стандартной модели.
Физики знают, что Стандартная модель объясняет только около 4% материи и энергии во Вселенной.
Эффект,
описанный исследователями, возникает, когда физики ускоряют встречные
пучки тяжелых ионов в противоположных направлениях и направляют их друг
на друга. Ионы являются ядрами массивных элементов, таких как золото или
свинец, а ускорители ионов особенно полезны для изучения сильного
взаимодействия, которое связывает кварками в нейтронах и протонах
атомных ядер. Физики сталкивали тяжелые ионы, чтобы преодолеть сильное
взаимодействие и увидеть как кварки, так и глюоны.
Но в
ускорителях тяжёлых ионов не только сталкивают ядра — ионные пучки также
создают электрические и магнитные поля, которые окутывают каждое ядро
пучка собственным световым «облаком». Эти облака движутся с ядрами и
при встрече отдельные фотоны тоже могут столкнуться. В исследовании было
показано, что фотон-фотонные столкновения производят материю из чистой
энергии. В результате столкновений образовался так называемый «кварковый
суп», а точнее, кварк-глюонная плазма.
Это явление удивительно
тем, что столкновения фотонов — это электромагнитное взаимодействие, в
то время как в кварк-глюонной плазме преобладает сильное.
Одно
из предлагаемых объяснений состоит в том, что фотон-фотонное
взаимодействие будет выглядеть по-другому не из-за кварк-глюонной
плазмы, а из-за сближения двух ионов. Это связано с квантовыми эффектами
взаимодействия фотонов. Однако, если бы аномалии были вызваны
квантовыми эффектами, они могли бы создать обнаруживаемые
интерференционные картины.
Случай, когда фотоны сталкиваются, а ионы не сталкиваются друг с другом, называют ультрапериферическим столкновением.
Теория
предполагала, что картины квантовой интерференции от
ультрапериферических фотон-фотонных столкновений должны изменяться
вместе с расстоянием между проходящими ионами. Используя данные
эксперимента с компактным мюонным соленоидом CMS на LHC, исследователи
обнаружили, что они могут определить это расстояние или прицельный
параметр, измеряя что-то совершенно другое.
Чем ближе два иона,
тем выше вероятность, что ион может возбудиться и начать испускать
нейтроны, которые идут прямо по линии луча. Каждое ультрапериферическое
фотон-фотонное столкновение производит пару частиц, называемых мюонами,
которые обычно разлетаются в противоположных направлениях вследствие
столкновения. Согласно теории, квантовая интерференция искажает угол
вылета мюонов. И чем короче расстояние между близкими ионами, тем больше
искажение.
Эффект возникает из-за движения сталкивающихся
фотонов. Хотя каждый из них движется в направлении луча вместе со своим
ионом-хозяином, фотоны также могут удаляться от своих хозяев, а это
меняет прицельный параметр.
Эта работа дала прочную базу для
исследований, но учёные продолжают собирать более точные данные, чтобы
исключить другие эффекты, связанные с кварк-глюонной плазмой.
Исследование опубликовано в Physical Review Letters.
Материалы публикуемые на "НАШЕЙ ПЛАНЕТЕ" это интернет обзор российских и зарубежных средств массовой информации по теме сайта. Все статьи и видео представлены для ознакомления, анализа и обсуждения.
Мнение администрации сайта и Ваше мнение, может частично или полностью не совпадать с мнениями авторов публикаций. Администрация не несет ответственности за достоверность и содержание материалов,которые добавляются пользователями в ленту новостей.
