For første gang målte ALICE-eksperimentet ved Large Hadron Collider direkte fænomenet kendt som den "døde kegle", hvilket tillod fysikere direkte at måle massen af en fundamental partikel, den charmerede kvark.
Mange af de partikler, der udgør det synlige univers omkring os, er faktisk konstituerende partikler bygget af mindre kraftfulde fundamentale partikler kendt som kvarker. For eksempel indeholder protoner og neutroner tre kvarker hver. Der er seks forskellige "smag" af kvarker – op, ned, op, ned, mærkelige og fortryllede – hver med forskellige masser, spins og andre kvanteegenskaber. Forskellige kombinationer af kvarker danner forskellige partikler. Kvarkerne holdes sammen i disse partikler af en kraft, der overføres gennem en masseløs partikel kaldet en gluon. Samlet er kvarker og gluoner kendt som partoner.
Large Hadron Collider ved CERN nær Genève, Schweiz accelererer protoner med stærke magnetfelter gennem en 27 km lang tunnel til en energi på 6,8 TEV, hvorefter de kolliderer med hinanden. Som følge af kollisionerne dannes der en kaskade af andre partikler, som selv udsender eller henfalder til endnu flere partikler, og så videre ned ad kaskaden, som kan kaste lys over aspekter af fundamental fysik.
Specielt kvarker og gluoner skabes og frigives i en kaskade kaldet en partonstrøm, hvor kvarker frigiver gluoner, og gluoner selv kan frigive andre gluoner med lavere energi.
Forskere, der arbejder på ALICE-projektet (A Large Ion Collider Experiment) analyserede tre års data fra proton-proton-kollisioner for at finde beviser for eksistensen af en død kegle. Ifølge teorien om kvantekromodynamik, eller QCD, er den døde kegle et område, hvor dele af en bestemt masse og energi ikke kan udsende gluoner. "Det var meget udfordrende at observere den døde kegle direkte," sagde ALICE-talsmand Luciano Musa i en pressemeddelelse.
En del af vanskeligheden er, at den døde zone kan fyldes med andre subatomære partikler skabt i proton-proton-kollisioner, og det er ikke let at spore en partons bevægelse gennem strømmen, fordi den konstant ændrer retning.
For at løse dette problem udviklede forskerne en metode, hvormed de var i stand til at spole optagelser af parton-strømme tilbage i tiden, så de kunne bestemme, hvor og hvornår strømmens biprodukter blev frigivet. Især ledte de efter strømme, der involverede en charmeret kvark. Ved at dissekere dem opdagede forskerne i mønsteret af gluonstråling udsendt under partonstrømme, et område, hvor gluonstråling blev undertrykt. Dette er en død kegle.
Fundet er vigtigt, ikke kun fordi det bekræfter QCD-profetien, men også fordi det nu er muligt direkte at måle massen af den charmerede kvark, som ifølge teori og indirekte målinger er 1,275+/-25 MeV/c^2 . Ifølge QCD er den døde kegle direkte relateret til partonmassen, og masseløse partikler kan ikke danne en død kegle. Opdagelsen af den døde kegle kunne bane vejen for en ny æra af kvarkfysik.
Du kan hjælpe Ukraine med at kæmpe mod de russiske angribere. Den bedste måde at gøre dette på er at donere midler til Ukraines væbnede styrker gennem Red livet eller via den officielle side NBU.
Læs også:
- CERN godkendte projektet om at bygge en 100 kilometer lang kolliderer for 23 milliarder dollars
- Large Hadron Collider er blevet lanceret igen efter tre års pause