Ученые, изучающие удивление, показывают неожиданные результаты

Физики в Америке используют бильярд и боулинг-шар, чтобы продемонстрировать неожиданные результаты, полученные при исследовании спина разного размера ядра. Их работа может дать новое представление о механизмах, влияющих на образование частиц при протон-ионных столкновениях.

Физики в Америке используют бильярд и шар для боулинга, чтобы продемонстрировать неожиданные результаты, полученные при исследовании спина ядер разных размеров. Их работа может дать новое представление о механизмах, влияющих на образование частиц при протон-ионных столкновениях.

«То, что мы наблюдали, было совершенно потрясающе», – сказал Александр Базилевский, заместитель пресс-секретаря по сотрудничеству PHENIX на релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) в Национальной лаборатории Брукхейвена. «Наши находки могут означать, что механизмы, продуцирующие частицы вдоль направления, в котором перемещается вращающийся протон, могут сильно отличаться при столкновениях протонов с протонами по сравнению с столкновениями протон-ядро»

Физики провели эксперименты, в которых вращающиеся протоны поражали ядерные ядра разных размеров в RHIC – единственном в мире коллайдере с возможностью точно контролировать направление вращения сталкивающихся протонов. Они обнаружили нейтроны, возникающие при столкновении вращающегося протона с другим протоном с небольшим перекосом вправо. Но когда вращающийся протон сталкивается с гораздо большим ядром – золотом – направленное предпочтение нейтронов становится больше и переключается влево.

Понимание различных механизмов рождения частиц может иметь серьезные последствия для интерпретации других столкновений больших энергий, в том числе сверхвысоких космических лучей с частицами в земной атмосфере, добавил Базилевский

В 2001-2002 гг., Во время первых экспериментов с поляризованными протонами RHIC, физики наблюдали, как нейтроны, как правило, слегка появлялись вправо в протон-протонных взаимодействиях. Гипотеза, разработанная теоретическими физиками, объяснила результат, но не дала ученым никаких оснований ожидать такого сильного направленного предпочтения, когда протоны сталкивались с более крупными ядрами, не говоря уже о полном перевороте в направлении этого предпочтения.

Мы ожидали нечто похожее на протон-протонный эффект, потому что мы не могли думать о каких-либо причинах, по которым асимметрия может быть разной. Можете ли вы представить, почему мяч для боулинга разбрасывал биток в противоположном направлении по сравнению с бильярдным мячом?

Итару Накагава, Физик RIKEN и Заместитель заместителя Феникса по измерениям спина в 2015 году

RHIC начал сталкивающиеся протоны с золотыми ядрами при высокой энергии в 2015 году – первые такие столкновения в любой точке мира. Minjung Ki, выпускник Сеульского национального университета и исследовательский центр RIKEN-BNL в Лаборатории Брукхейвен, впервые заметил резкий перекос нейтронов и что направленное предпочтение было противоположным предпочтениям протон-протонных столкновений. Базилевский работал с Ки по анализу данных и симуляции детекторов, чтобы подтвердить эффект, и Накагава сотрудничал с физиками-ускорителями в экспериментах, чтобы повторить измерения в еще более точно контролируемых условиях.

Новые измерения, которые также включают результаты столкновений протонов с ионами среднего размера, показали, что эффект был реальным и что он изменился с размером ядра.

У нас есть три набора данных – сталкивающиеся поляризованные протоны с протонами, алюминием и золотом. Асимметрия постепенно возрастает от отрицательного в протон-протоне – с увеличением рассеяния нейтронов вправо – до почти нулевой асимметрии в протон-алюминии до большой положительной асимметрии при столкновениях протон-золото – с гораздо большим количеством рассеяний влево.

Александр Базилевский, заместитель пресс-секретаря по сотрудничеству PHENIX, релятивистский тяжелый ионный коллайдер (RHIC), Брукхейвенская национальная лаборатория

Чтобы полностью понять выводы, ученые внимательно проанализировали процессы и силы, воздействующие на рассеивающие частицы.

«В мире частиц вещи намного сложнее, чем простой случай (вращающихся) бильярдных шаров, сталкивающихся», Базилевский объясняет. «В рассеянии частиц существует ряд различных процессов, и сами эти процессы могут взаимодействовать или мешать друг другу».

В случае больших ядер, таких как золото, основная идея состоит в том, что электромагнитные взаимодействия играют большую роль в производстве частиц, чем в случае двух небольших одинаково заряженных протонов.

«В столкновениях протонов с протонами эффект электрического заряда пренебрежимо мал», сказал Накагава, который привел теоретическую интерпретацию экспериментальных данных. Здесь асимметрия обусловлена ​​взаимодействием, определяемым сильной ядерной силой, но по мере увеличения размера и заряда ядра увеличивается электромагнитная сила, и в какой-то момент переворачивает направленное предпочтение для производства нейтронов .

Ученые будут продолжать изучать данные 2015 года, чтобы увидеть, как эффект зависит от таких переменных, как импульс частиц в разных направлениях, и проанализируют, как затронуты предпочтения частиц, отличных от нейтронов, работая с теоретиками, чтобы лучше понять их результаты.

Еще одна идея заключалась бы в том, чтобы выполнить новые эксперименты, сталкивающиеся с поляризованными протонами с другими видами ядер, еще не измеренными

«Если мы точно наблюдаем асимметрию, которую мы прогнозируем на основе электромагнитного взаимодействия, то это становится очень веским доказательством для поддержки нашей гипотезы», – сказал Накагава

Отказ от ответственности: мнения, выраженные здесь, принадлежат авторам, выраженным в их личном качестве, и не обязательно представляют мнение AZoM.com Limited T / A AZoNetwork, владельца и оператора этого сайта. Это отказ от ответственности является частью Условий использования этого веб-сайта.

Source link