Странные кварки поставлены на поток
Физики из Брукхэвенской Национальной лаборатории создали значительное число "вдвойне странных ядер", или ядер, содержащих сразу два странных кварка. Изучение этих кварков поможет исследовать силы, действующие на частицы в ядре, включая так называемое странное вещество, а также поможет лучше понять такое явление, как нейтронные звезды, которые, как предполагается, содержат большое число странных кварков.
Ученые отмечают, что это первый эксперимент подобного рода, в результате которого удалось получить большое число таких ядер. В ранее осуществленных четырех экспериментах в США, Европе и Японии, было получено по одному такому ядру. В эксперименте, поведенном в Брукхэвене, их было получено несколько сотен, из которых подробно описано 40. Это число, вполне достаточное для применения статистических методов исследования.
Для создания этих ядер ученые использовали самый мощный в мире поток протонов, создаваемый одним из ускорителем Alternating Gradient Synchrotron. Этот поток был направлен на вольфрамовую цель. Из всех частиц, образующихся при столкновениях, ученые выделили крайне интенсивный поток отрицательно заряженных K-мезонов, каждый из которых содержал один странный кварк и один n-антикварк. Когда эти частицы сталкиваются с бериллиевой мишенью и взаимодействуют с ее протонами, часть их энергии преобразуется в новые странные кварки и странные антикварки.
Эти кварки перегруппировываются, образуя частицы, некоторые из которых продолжают взаимодействовать друг с другом. Иногда формируются структуры, содержащие протон, нейтрон и две лямбда-частицы (каждая из которых состоит из одного p-кварка, одного l-кварка и одного странного кварка). Эта двойная лямбда-структура, с двумя странными кварками, и является наблюдаемыми "вдвойне странным ядром".
Засечь формирование этих странных структур не так то просто. Ведь при столкновениях формируется и много других частиц, кроме того, двойные лямбда-структуры невозможно увидеть напрямую. Вместо этого ученые ищут пи-мезоны, субатомные продукты распада лямбда-структур, происходящего за одну миллиардную секунды. Более того, при распаде ядра, содержащего две лямбда-частицы, должно быть обнаружено два пи-мезонных сигнала распада с очень специфическими энергиями.
Совершенное компьютерное оборудование и тщательный анализ позволили выделить из 100 миллионов потенциально интересных происшествий 100 тысяч случаев, когда возникали два странных кварка и 40, в которых два странных кварка существовали в одном ядре. Теперь, когда ученые знают надежный метод производства таких структур, они хотели бы сосредоточить свои усилия на производстве большего числа частиц, дабы изучить энергию, связывающую структуру, силу взаимодействия между двумя лямбда-частицами.
Имеющиеся у ученых данные позволяют предположить, что две лямбда-частицы удерживаются в ядре слабым взаимодействием, но для более точного ответа необходимы дальнейшие исследования. Изучение взаимодействия лямбда-частиц может оказать помощь при изучении свойств нейтронных звезд, в которых, как считается, содержится большое число странных частиц. Нейтронные звезды, как полагают ученые - единственное место во Вселенной, где странное вещество может существовать в стабильной форме.
Комментарии читателей Оставить комментарий