تكشف البيانات عن تفضيل مفاجئ في محاذاة دوران الجسيمات

معا للقضاء على التشيع

تكشف البيانات عن تفضيل مفاجئ في محاذاة دوران الجسيمات

تظهر البيانات الجديدة أن التقلبات المحلية في القوة النووية القوية قد تؤثر على اتجاه الدوران لجسيمات تسمى phi mesons (مكونة من كواركين متماسكين عن طريق تبادل الغلوونات). الائتمان: مختبر Brookhaven الوطني

بالنظر إلى اختيار ثلاثة اتجاهات مختلفة من “الدوران” ، يبدو أن بعض الجسيمات المنبثقة عن الاصطدامات في المصادم الأيوني الثقيل النسبي (RHIC) ، وهو محطم ذرة في مختبر Brookhaven الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (DOE) ، لها الأفضلية. كما هو موضح في بحث تم نشره للتو في طبيعة سجية من خلال تعاون STAR في RHIC ، كشفت النتائج عن تفضيل محاذاة الدوران العالمية للجسيمات المسماة phi mesons. لا يمكن للآليات التقليدية – مثل شدة المجال المغناطيسي أو دوامة المادة المتولدة في تصادم الجسيمات – تفسير البيانات. لكن النموذج الجديد الذي يتضمن التقلبات المحلية في القوة النووية القوية يمكن أن يحدث.

قال أيونج تانج ، عالم فيزياء STAR في Brookhaven والذي شارك في التحليل: “قد تكون تقلبات القوة القوية هي العامل المفقود. في السابق لم ندرك أن القوة القوية يمكن أن تؤثر على دوران الجسيمات بهذه الطريقة”.

يقول علماء الفيزياء في STAR إن هذا التفسير لا يزال محل نقاش وهناك حاجة إلى مزيد من التحقق. وقال تانغ إنه إذا ثبت أن هذا صحيح ، فإن “هذه القياسات تعطينا طريقة لقياس مدى التقلبات المحلية في القوة الشديدة. إنها توفر وسيلة جديدة لدراسة القوة القوية من منظور مختلف”.

إطلاق العنان للقوة الشديدة

كما يوحي اسمها ، فإن القوة القوية هي أقوى القوى الأساسية الأربعة في الطبيعة. إنه ما يربط اللبنات الأساسية للذرات – البروتونات والنيوترونات التي تشكل النوى الذرية ، بالإضافة إلى هُم كتل البناء الداخلية والكواركات والغلونات.

تم بناء RHIC ، وهو مرفق مستخدم تابع لمكتب العلوم بوزارة الطاقة الأمريكية لأبحاث الفيزياء النووية ، في جزء كبير منه حتى يتمكن العلماء من دراسة هذه القوة. يفعلون ذلك عن طريق تحطيم نوى الذرات الثقيلة التي تسرع معًا حول حلقات التسريع المزدوجة لمركز RHIC في اتجاهين متعاكسين بسرعة الضوء تقريبًا. “تذوب” الاصطدامات المباشرة حدود البروتونات والنيوترونات الفردية ، وتحرر الكواركات والجلوونات المحصورة عادةً في الداخل لتكوين بلازما كوارك-غلوون (QGP). تلتقط شركة STAR لقطات وتجمع بيانات مفصلة حول الجسيمات الخارجة من هذه الاصطدامات حتى يتمكن العلماء من التعرف على كيفية تفاعل الكواركات والغلوونات.

فك رموز محاذاة الدوران

كشفت القياسات السابقة من STAR أنه عندما تصطدم نوى الذهب بطريقة خارج المركز إلى حد ما ، فإن التأثير اللامع يجعل الحساء الساخن من الكواركات والغلوونات يدوران. قام العلماء بقياس “دوامة” بلازما الكوارك-غلوون الدوامة عن طريق تتبع تأثيرها على دوران بعض الجسيمات الخارجة من الاصطدامات.

يمكنك التفكير في الدوران على أنه مشابه لدوران كوكب مثل الأرض بقطبين شمالي وجنوبي. بالنسبة للجسيمات في هذه الدراسة السابقة (lambda hyperons) ، فإن الدرجة التي تتماشى عندها محاور الدوران مع الزخم الزاوي المتولد في كل تصادم خارج المركز هو وكيل مباشر لقياس دوامة QGP.

تكشف البيانات عن تفضيل مفاجئ في محاذاة دوران الجسيمات

تصادم الأيونات الثقيلة “تذوب” حدود البروتونات الفردية والنيوترونات ، وتحرر الكواركات والغلوونات المحصورة عادةً في الداخل لتكوين بلازما كوارك-غلوون (QGP). يبحث العلماء عن تفضيلات محاذاة الدوران بين الجسيمات الناشئة من QGP من خلال تتبع توزيع نواتج الاضمحلال بالنسبة إلى خط وهمي مرسوم بشكل عمودي على مستوى تفاعل النوى المتصادمة. الائتمان: مختبر Brookhaven الوطني

سعت تحليلات STAR الحديثة إلى قياس محاذاة الدوران لأنواع مختلفة من الجسيمات ، بما في ذلك phi و K *0 ذكرت الميزونات في الحالي طبيعة سجية ورق. بالنسبة لهذه الجسيمات ، لا يوجد اتجاهان اتجاهيان فقط للدوران (“الشمال” و “الجنوب”) ، ولكن ثلاثة التوجهات الممكنة.

كما في الدراسة السابقة ، قام فيزيائيو STAR بقياس محاذاة الدوران لهذه الجسيمات عن طريق تتبع توزيع نواتج الاضمحلال بالنسبة إلى الاتجاه العمودي على مستوى تفاعل النوى المتصادمة. بالنسبة إلى phi و K *0 الميزونات ، يترجم العلماء هذه القياسات إلى احتمال أن يكون الجسيم الأصلي في إحدى حالات الدوران الثلاث.

أوضح عالم الفيزياء في STAR Xu Sun ، وهو زميل سابق لما بعد الدكتوراه في الجامعة: “إذا كان احتمال كل من هذه الحالات الثلاث يساوي الثلث ، فهذا يعني أنه لا يوجد تفضيل للجسيم في أي من حالات محاذاة الدوران الثلاث هذه”. من إلينوي في شيكاغو ، الذي انضم مؤخرًا إلى معهد الفيزياء الحديثة ، الصين ، كعالم في هيئة التدريس.

هذا ما وجده العلماء في الأساس لـ K *0 الجسيمات – بدون تفضيل. ولكن بالنسبة لميزونات phi ، كانت هناك إشارة قوية على تفضيل حالة واحدة على الحالتين الأخريين.

قال سون: “قررت الطبيعة بطريقة ما أن للميزونات phi أفضلية في اختيار واحدة من تلك الولايات”.

شرح التفضيل

قدم Chensheng Zhou – الذي عمل مع Tang على هذه القياسات منذ عام 2016 ، بدءًا من عندما كان طالب دراسات عليا في جامعة Fudan في الصين – النتائج الأولية في مؤتمر في جامعة Stony Brook في عام 2017. وقد أثار هذا العرض التقديمي المنظرين للقيام بمحاولات مختلفة شرح النتائج بآليات تقليدية – بما في ذلك الدوامة ، والمجال المغناطيسي ، والتجزئة ، وغيرها. استمر الفضول في النمو عندما ناقش المتعاون مع STAR سوبهاش سينغا من معهد الفيزياء الحديثة النتيجة في مؤتمرات في عام 2019 (عندما كان باحثًا في مرحلة ما بعد الدكتوراة في جامعة ولاية كينت) و 2022.

في غضون ذلك ، فحص علماء الفيزياء في STAR تحليلاتهم ، وأجروا تحليلات جديدة ، وقللوا من عدم اليقين في نتائجهم.

وقال تانغ: “صمدت نتائجنا في مواجهة هذا التدقيق ، وما زالت الأرقام غير منطقية”. إن وصف محاذاة الدوران العالمية لـ phi meson باستخدام الآليات التقليدية فقط من شأنه أن يؤدي إلى قيمة أقل مما قاسه العلماء في STAR.

تكشف البيانات عن تفضيل مفاجئ في محاذاة دوران الجسيمات

تتبع أزواج الكاونات الموجبة والسالبة الشحنة (K.+، ك) – نواتج اضمحلال phi mesons (Φ) – كشفت أن هذه الميزونات يبدو أنها تفضل واحدة من ثلاث حالات سينية محتملة. يشير نموذج نظري جديد إلى أن التقلبات المحلية في القوة النووية القوية قد تفسر هذا التفضيل. الائتمان: مختبر Brookhaven الوطني

توصل المنظرون مؤخرًا إلى فكرة أن التقلبات المحلية في القوة القوية داخل بلازما الكوارك-غلوون يمكن أن تقود تفضيل محاذاة الدوران الظاهري لـ phi mesons. فهم مكونات الكوارك المختلفة لـ phi و K *0 قد تساعد الميزونات في شرح كيفية حدوث ذلك – وتوفر طريقة لإجراء مزيد من الاختبارات.

أوضح شين نيان وانج ، الباحث النظري في مختبر لورانس بيركلي الوطني التابع لوزارة الطاقة ، أن كل ميسون مصنوع من كوارك وكوارك مضاد من نفس عائلة “النكهة” (غريبة ومضادة للغرابة). تميل تأثيرات القوة القوية إلى التزايد والتأثير على هذه الجسيمات ذات النكهة نفسها في نفس الاتجاه.

ك*0 من ناحية أخرى ، تتكون الميزونات من أزواج من الكواركات والكوارك المضادة من النكهات المختلفة (أسفل ومضاد الغريب). قال وانغ: “مع هذا المزيج من النكهات ، فإن القوة القوية تشير في اتجاهات مختلفة ، لذا فإن تأثيرها لن يظهر بقدر ما يظهر في phi meson”.

لاختبار هذه الفكرة ، يخطط علماء الفيزياء في STAR لدراسة محاذاة الدوران العالمية لميزون آخر مصنوع من كواركات عائلة النكهة نفسها – جسيم J / psi (مصنوع من كواركات ساحرة ومضادة للسحر).

قال صن: “هذا مدرج في قائمة STAR الخاصة بالمهام التي يجب القيام بها في سباق RHIC في عامي 2023 و 2025”.

سيضيف العثور على تفضيل محاذاة الدوران العالمية لجسيمات J / psi دعمًا لتفسير القوة القوية. كما أنه سيثبت صحة نهج استخدام محاذاة الدوران العالمية لهذه الجسيمات كطريقة لدراسة تقلبات القوة القوية المحلية في QGP.

قال تانغ: “حتى بعد أكثر من 22 عامًا من العمل ، يواصل RHIC صقل فهمنا للطبيعة من خلال مفاجأتنا باكتشافات جديدة”.

من المساهمين الإضافيين في التحليلات التي أدت إلى هذه النتائج: Jinhui Chen (جامعة فودان) ، ديكلان كين (جامعة ولاية كينت) ، ويوغانغ ما (جامعة فودان).

معلومات اكثر:
تعاون STAR ، نمط محاذاة الدوران العالمية لـ و K *0 الميزونات في تصادمات الأيونات الثقيلة ، طبيعة سجية (2023). DOI: 10.1038 / s41586-022-05557-5. www.nature.com/articles/s41586-022-05557-5

مقدمة من مختبر Brookhaven الوطني

الاقتباس: تكشف البيانات عن تفضيل مفاجئ في محاذاة دوران الجسيمات (2023 ، 18 يناير) تم استرداده في 19 يناير 2023 من https://phys.org/news/2023-01-reveal-particle-alignment.html

هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. بصرف النظر عن أي تعامل عادل لغرض الدراسة أو البحث الخاص ، لا يجوز إعادة إنتاج أي جزء دون إذن كتابي. يتم توفير المحتوى لأغراض إعلامية فقط.

معا للقضاء على التشيع

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق