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第一个难以捉摸的"三角奇点"的迹象显示在飞行途中

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yuan001|  楼主 | 2021-9-12 11:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 tpgf 于 2021-9-17 13:31 编辑

第一个难以捉摸的"三角奇点"的迹象显示在飞行途中交换身份的粒子
By PaulSutter
2021/9/12
Science & Astronomy
    诡异的现象最早是由俄罗斯物理学家列夫·兰道在20世纪50年代提出。
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(Imagecredit: All About Space Magazine via Getty Images)
    筛选旧粒子加速器数据的物理学家已经发现了一个高度难以捉摸、之前从未见过的一种所谓的三角奇点过程的证据。
    俄罗斯物理学家列夫·兰道(Lev Landau)在20世纪50年代首次设想,一个三角奇点指一个罕见的亚原子过程,其中粒子在从彼此飞离开之前交换身份。在这个场景中,两个叫卡介子(kaons)的粒子形成三角形的两个角,而它们交换的粒子形成三角形的第三个点。
    波恩大学赫尔姆霍尔茨辐射与核物理研究所的研究合著者伯恩哈德·凯策在一份声明中说,"在这个过程中,粒子涉及了交换的夸克并改变了它们的身份"。
    它被称为一个奇点,因为描述亚原子粒子相互作用的数学方法崩溃。
    如果这种奇异的诡异的粒子身份交换真的发生,它可以帮助物理学家理解将原子核结合在一起的强力。
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指点结构和光谱通用μ介子和质子装置
    2015年,在瑞士欧洲核子研究中心研究粒子碰撞的物理学家们认为,他们已经捕捉到了一个被称为四夸克的短命异域粒子集合厄一瞥。但新的研究倾向于一个不同的解释------某些东西甚至更诡异。不是形成一个新的分组,而是一对粒子在起飞前交换了身份。这个身份交换称为一个三角奇点,此实验可能意外的提供了该过程的第一个证据。
    欧洲核子研究中心的结构和光谱通用μ介子和质子装置(COMPASS)实验研究这种强力。虽然力有一个非常简单的工作(保持质子和中子粘在一起),但力本身是令人眼花缭乱的复杂,物理学家很难完全描述它在所有相互作用中的行为。
    因此,为了理解这种强大的力结构和光谱通用μ介子和质子装置的科学家们在一个名为超级质子同步加速器的加速器内以超高能量将粒子一起粉碎。然后,他们观察发生什么。
    从一个π介子开始,它由两个基本构造块、一个夸克和一个反夸克组成。强力保持在π介子夸克和反夸克粘在一起。与自然界的其他基本力不同,它们随着距离变的更弱,夸克的距离分开越远强力越强(想象一下π介子中的夸克被橡皮筋附着------—你越把它们拉开就越难)。
    接下来,科学家们将这个π介子加速到接近光速的速度并把它猛击到氢原子中。那次碰撞打破夸克之间的强力键,释放所有被幽闭的能量。凯策说,"这被转换成物质,创造新的粒子,因此,这样的实验为我们提供了有关强相互作用的重要信息"。
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自然有四种基本力,包括引力,最弱的一群(在左上角图示):电磁,在远更小得多的尺度上工作;弱核力,负责原子内的核从质子转化为中子,并在这个过程中发射β辐射:强力,它把持原子核中的核以及原子核内部的夸克本身在一起。 (Image credit: MARKGARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images)
    四个夸克还是一个三角形?早在2015年,结构和光谱通用μ介子和质子装置就分析了一个纪录的5000万次此类碰撞,并发现了一个耐人寻味的信号。在这些碰撞之后,不到1%的时间出现一个新的粒子。他们称这种粒子为"a1(1420)",最初以为它是一个由四个夸克的新组------一个四夸克。然而,四夸克是不稳定的,因此它然后衰变成其他的东西。
    夸克通常以三个的组(组成质子和中子)或成对(如π介子)而来,因此这是一件大事。一组四夸克确实是一个罕见的发现。
   但是,8月份发表在《物理评论快报》上的新分析提供了一个甚至更诡异的解释。
    不是短暂的创造一个新的四夸克,而是所有这些π介子碰撞产生了某些意想不到的东西:传说中的三角形奇点。
三角形来了     
    这里是新分析背后的研究人员认为正在发生的。π介子粉碎进氢原子并破开,所有强大的能量产生大量新粒子。其中一些粒子是卡介子,这是另一种夸克-反夸克对。非常罕见,当两个卡介子被生产时,它们开始旅行它们分开的路。最终,这些卡介子将衰变成其他更稳定的粒子。但在它们这样做之前,它们互相交换它们的夸克之一,在这个过程中改变它们自己。
    是模仿一个四夸克的信号的两个卡介子夸克之间的短暂交换。
    凯策说, "在这个过程中,粒子涉及了交换了夸克并改变了它们的身份",他也是跨学科研究领域"物质和基本相互作用的构建块"(TRA物质)的成员。"由此产生的信号然后看起来与四夸克信号完全一样"。
    凯策说,如果在初始碰撞后绘制单个粒子的路径图,则两个卡介子对形成两条腿,交换的粒子在它们之间形成一个第三个,使一个三角形出现在图表中,因此名称。
    虽然物理学家已经预测了三角奇点半个多世纪,但这是最接近实际观测到的三角奇点的任何实验。不过,这还不是一个扣篮。与四夸克模型相比,涉及三角形奇点过程的新模型有更少的参数,并且提供对数据更好拟合。但这并不是结论性的,因为原来的四夸克模型仍然可以解释数据。
    不过,这是一个耐人寻味的想法。如果它成立,它将成为对强核力的一个有力探测,因为三角奇点的出现是一个我们理解还没被充分检查的这种力的预测。
    最初发表在《生活科学Live Science》上。


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tpgf| | 2021-9-14 14:27 | 显示全部楼层
20世纪50年代,前苏联物理学家列夫·朗道(Lev Landau)首次预言了三角奇点的存在。这种现象描述的是一种罕见的亚原子过程,在这个过程中,粒子会通过交换夸克来改变自己的身份,以此来模仿一个新的粒子。

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