โดย Paul Sutter เว็บตรง เผยแพร่เมื่อ กันยายน 08, 2021ปรากฏการณ์แปลก ๆ ที่เสนอครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย Lev Landau ในปี 195นักฟิสิกส์ที่กลั่นกรองข้อมูลตัวเร่งอนุภาคเก่าได้พบหลักฐานของกระบวนการที่เข้าใจยากและไม่เคยเห็นมาก่อน: เอกพจน์สามเหลี่ยมที่เรียกว่า
ภาพแรกที่จินตนาการโดยนักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย Lev Landau ในปี 1950 เอกพจน์สามเหลี่ยมหมายถึงกระบวนการย่อยที่หายากซึ่งอนุภาคแลกเปลี่ยนตัวตนก่อนที่จะบินออกจากกัน ในสถานการณ์สมมตินี้อนุภาคสองอนุภาคที่เรียกว่า kaons – ก่อตัวเป็นมุมสองมุมของสามเหลี่ยมในขณะที่อนุภาคที่พวกเขา
สลับกันก่อตัวเป็นจุดที่สามบนสามเหลี่ยม
”อนุภาคที่เกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนควาร์กและเปลี่ยนตัวตนของพวกเขาในกระบวนการ” ศึกษาผู้เขียนร่วม Bernhard Ketzer ของสถาบัน Helmholtz สําหรับฟิสิกส์รังสีและนิวเคลียร์ที่มหาวิทยาลัยบอนน์ กล่าวในแถลงการณ์ (เปิดในแท็บใหม่). ที่เกี่ยวข้อง: 18 ความลึกลับที่ยังไม่คลี่คลายที่ใหญ่ที่สุดในฟิสิกส์และมันเรียกว่าเอกพจน์ เพราะวิธีการทางคณิตศาสตร์ ในการอธิบายปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคย่อยสลายตัว ถ้าการสลับอัตลักษณ์ของอนุภาคประหลาดนี้เกิดขึ้นจริง มันอาจช่วยให้นักฟิสิกส์เข้าใจแรงที่แข็งแกร่ง ซึ่งผูกนิวเคลียสเข้าด้วยกัน
ในปี 2015 นักฟิสิกส์ที่ศึกษาการชนกันของอนุภาคที่ CERN ในสวิตเซอร์แลนด์คิดว่าพวกเขาได้เห็นการรวบรวมอนุภาคแปลกใหม่ที่มีอายุสั้นที่เรียกว่า tetraquark แต่การวิจัยใหม่สนับสนุนการตีความที่แตกต่างกัน – สิ่งที่แปลกกว่า แทนที่จะสร้างการจัดกลุ่มใหม่อนุภาคคู่หนึ่งซื้อขายตัวตนก่อนที่จะบินออกไป การแลกเปลี่ยนอัตลักษณ์นี้เรียกว่าเอกพจน์สามเหลี่ยมและการทดลองนี้อาจส่งหลักฐานแรกของกระบวนการนั้นโดยไม่คาดคิด
การทดลอง COMPASS (Common Muon และ Proton สําหรับโครงสร้างและสเปกโตรสโคปี) ที่ CERN ศึกษาแรงที่แข็งแกร่ง ในขณะที่แรงมีงานที่ง่ายมาก (การรักษาโปรตอนและนิวตรอนติดกาวเข้าด้วยกัน) แรงนั้นซับซ้อนอย่างน่าเวียนหัวและนักฟิสิกส์มีช่วงเวลาที่ยากลําบากในการอธิบายพฤติกรรมของมันในการโต้ตอบทั้งหมดอย่างสมบูรณ์
ดังนั้นเพื่อให้เข้าใจถึงแรงที่แข็งแกร่งนักวิทยาศาสตร์ที่ COMPASS ทุบอนุภาคเข้าด้วยกันด้วยพลังงาน
ที่สูงมากภายในคันเร่งที่เรียกว่า Super Proton Synchrotron จากนั้นพวกเขาเฝ้าดูเพื่อดูว่าเกิดอะไรขึ้น
พวกเขาเริ่มต้นด้วย pion ซึ่งทําจากสองบล็อกอาคารพื้นฐานควาร์กและโบราณวัตถุ แรงที่แข็งแกร่งช่วยให้ควาร์กและแอนทีควาร์กติดกาวเข้าด้วยกันภายใน pion ซึ่งแตกต่างจากกองกําลังพื้นฐานอื่น ๆ ของธรรมชาติซึ่งอ่อนแอลงด้วยระยะทางแรงที่แข็งแกร่งจะแข็งแกร่งขึ้นไกลออกไปควาร์กได้รับ (ลองนึกภาพควาร์กใน pions ที่แนบมาด้วยแถบยาง – ยิ่งคุณดึงพวกเขาออกจากกันมากเท่าไหร่ก็ยิ่งยากขึ้นเท่านั้น)
ถัดไปนักวิทยาศาสตร์เร่ง pion นั้นให้เกือบความเร็วของแสงและกระแทกเข้ากับอะตอมไฮโดรเจน การปะทะกันนั้นทําลายพันธะแรงที่แข็งแกร่งระหว่างควาร์กปล่อยพลังงานที่เพนต์อัพทั้งหมด “สิ่งนี้ถูกแปลงเป็นสสารซึ่งสร้างอนุภาคใหม่” Ketzer กล่าว “การทดลองเช่นนี้จึงให้ข้อมูลสําคัญเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งแก่เรา”
There are four fundamental forces of nature, including gravity, the weakest of the bunch (illustrated in upper-left corner); electromagnetism, which works on far smaller scales; the weak nuclear force, which is responsible for nucleons within atoms converting from protons into neutrons and emitting beta radiation in the process; and the strong force, which holds together the nucleons in an atomic nucleus as well as the quarks within nucleons themselves.
มีสี่กองกําลังพื้นฐานของธรรมชาติรวมถึงแรงโน้มถ่วงที่อ่อนแอที่สุดของพวง (แสดงในมุมซ้ายบน);
แม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งทํางานในระดับที่เล็กกว่ามาก แรงนิวเคลียร์ที่อ่อนแอซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบนิวเคลียสภายในอะตอมที่แปลงจากโปรตอนเป็นนิวตรอนเป็นนิวตรอนและปล่อยรังสีเบต้าในกระบวนการ และแรงที่แข็งแกร่งซึ่งถือร่วมกันนิวเคลียสในนิวเคลียสอะตอมเช่นเดียวกับควาร์กภายในนิวเคลียสตัวเอง (เครดิตภาพ: มาร์คกระเทียม / ห้องสมุดภาพวิทยาศาสตร์ผ่าน Getty ภาพ)
ควาร์กสี่ตัวหรือสามเหลี่ยม?
ย้อนกลับไปในปี 2015 COMPASS วิเคราะห์สถิติการชนดังกล่าว 50 ล้านครั้งและพบสัญญาณที่น่าสนใจ ในผลพวงของการชนเหล่านั้นน้อยกว่า 1% ของเวลาที่อนุภาคใหม่ปรากฏขึ้น พวกเขาขนานนามอนุภาคว่า “a1(1420)” และตอนแรกคิดว่ามันเป็นการจัดกลุ่มใหม่ของสี่ควาร์ก – tetraquark อย่างไรก็ตาม tetraquark นั้นไม่เสถียรดังนั้นมันจึงสลายตัวเป็นสิ่งอื่น ๆ เว็บตรง
