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追寻数十年的准粒子疑露踪迹

2018-02-05 10:43 来源:科技日报

  据美国每日科学网站近日报道,一批高能粒子物理学家称,他们用大型强子对撞机(LHC)让质子对撞,发现了自上世纪70年代就开始追寻、被称为“奇子(odderon)”的亚原子准粒子的可能证据。他们表示,最新研究可成为粒子物理标准模型的补充。

  这是LHC全截面弹性散射侦测器实验(TOTEM)组的100多名物理学家进行的最新研究。在实验中,LHC以13TeV(1TeV=10亿电子伏特)的能量运行,在此能量下,质子能获得迄今最快的碰撞速度,且每秒有数十亿个质子发生碰撞。通过比较当前结果与使用功率较低的粒子加速器在较低能量下的测量结果,TOTEM可进行迄今最精确的测量。

  新发现与强子(包括质子和中子的粒子家族)有关,强子由夸克与胶子“胶合”而成。研究人员解释说,在以前的所有质子对撞实验中,科学家只发现了不同质子间偶数个胶子交换的证据;而在新实验中,他们使用了更多能量且进行了更精确的观测,发现了质子间奇数个胶子交换的潜在证据。

  研究人员之一、堪萨斯大学物理和天文系教授克里斯托弗·鲁瓦永说:“迄今为止,大多数模型都认为胶子总是偶数个。现在,我们首次在新能级上,发现新结果与假设胶子数量为偶数的传统模型不相容,这或许是我们首次看到胶子数量的奇数交换。”

  研究人员称,奇子可被看作所有类型奇数胶子交换的结果,最新发现为粒子物理标准模型提供了新细节。而且,TOTEM实验中,用于测量LHC中质子飞行时间的快速定时探测器,也能在医学、空间物理(比如帮助美国国家航空航天局测量宇宙射线)和海水淡化等领域找到用武之地。

  中科院高能物理研究所研究员赵强对科技日报记者表示:“奇子对于我们理解标准模型中的强相互作用力非常重要。但目前,奇子作为强相互作用的一个有效自由度,其身上还有很多未解之谜——特别是奇子随能量的演化规律还有待更多高能物理实验的精确测量去进一步揭示。”

编辑: 罗予岐
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