物理学家首次测量反罗本互动

科学家首次测量Antiproton吸引力

Rhir的星形协作的新测量揭示了抗滴答(P)之间的力是有吸引力和强的 - 就像将普通质子(p)保持在原子核内的力一样。

一群科学家们宣布首次测量反刍核的反刍相互作用。该发现为物理学家提供了一种探索与结合物和反物质的力量的新方法。

从颗粒碰撞中窥视碎片,即重新创建早期宇宙的条件,科学家们首次测量了对抗滴答对之间的相互作用的力量。就像在原子核内一起保持普通质子的力,抗滴答之间的力是有吸引力和强烈的。

这些实验是在相对论重离子对撞机(RHIC)上进行的,RHIC是美国能源部布鲁克海文国家实验室核物理研究的科学用户设施。这一发现,发表在《自然》杂志上,可以提供对更大的反物质块的洞察,包括以前在RHIC上发现的反物质核,也可能帮助科学家探索科学上最大的一个问题:为什么今天的宇宙主要由普通物质组成,而几乎没有反物质被发现。

大爆炸- 宇宙产生的物质和反物质的开始等量。但这不是我们今天看到的世界。反物质是非常罕见的。这是一个巨大的谜!“这是一个参与分析的Brookhaven物理学家Aihong Tang,它使用了Rhir的星系探测器收集的数据。“虽然这种谜题已有数十年而闻名,但很少出现了很少的线索,它仍然是科学挑战之一。我们了解反物质性质的任何东西都可能有助于解决这个难题。“

反物质重力场是研究反物质的最佳场所,因为它是地球上少数几个能够大量制造难以捉摸的反物质的地方之一。它通过以接近光速的速度将金等重原子的原子核相互撞击来实现这一目标。这些碰撞产生的条件与宇宙大爆炸后几微秒内充满宇宙的条件非常相似——在一个原子核大小的微粒中,其温度要比太阳中心高25万倍。所有的能量聚集在这么小的空间里创造了等离子体物质的基本组成部分,夸克和胶子,以及成千上万的新粒子-物质和反物质的等量。

“我们正在利用能够产生充足量的反物质的能力,以便我们可以进行这项研究,”唐说。

STAR的合作团队先前有探测和研究稀有反物质形式的经验——包括反阿尔法粒子,这是迄今为止在实验室中创造的最大的反物质核,每个核由两个反质子和两个反中子组成。这些实验让他们对反质子如何在这些更大的复合物体中相互作用有了一些了解。但在那种情况下,“反质子之间的力是与所有其他粒子相互作用的卷积,”唐说。“我们想要研究自由反质子的简单相互作用,以获得这种力的一个更清晰的视角。”

为此,他们搜查了来自金金碰撞的明星数据,以进行足够接近的反漏洞,因为它们从原始碰撞的火球出现时互动。

“We see lots of protons, the basic building blocks of conventional atoms, coming out, and we see almost equal numbers of antiprotons,” said Zhengqiao Zhang, a graduate student in Professor Yu-Gang Ma’s group from the Shanghai Institute of Applied Physics of the Chinese Academy of Sciences, who works under the guidance of Tang when at Brookhaven. “The antiprotons look just like familiar protons, but because they are antimatter, they have a negative charge instead of positive, so they curve the opposite way in the magnetic field of the detector.”

“通过查看探测器上彼此接近的人,我们可以测量某些属性的相关性,这些属性使我们能够深入了解反水解对的力,包括其力量和它所行为的范围,”他补充说。

科学家们发现,反罗本对之间的力是有吸引力的,就像将普通原子的强核力一样具有吸引力。考虑到他们已经发现了反水解和antexutrons的约束国家 - 那些反物质核 - 这并不是那么令人惊讶。当反滴答紧密地靠近时,强力相互作用克服了相似之处(负)带电粒子的趋势,以相同的方式彼此排斥,其允许带正电的质子在普通原子的细胞核中彼此结合。

事实上,测量结果显示,物质和反物质在强作用力的作用方式上没有区别。也就是说,在精度在这些测量中,物质和反物质似乎是完全对称的。这意味着,至少在科学家们能够达到的精确度下,似乎没有什么不对称的强作用力可以解释宇宙中物质的持续存在和当今反物质的稀缺。

但科学家指出,如果他们没有完成这些实验,我们就不会知道。

“有很多方法可以测试物质/反物质不对称性,也有更精确的测试,但除了精度之外,重要的是要以不同的方式来测试它。”来自杜布纳联合核研究所和布拉格捷克科学院物理研究所的STAR科学家Richard Lednický说。

“这种分析中使用的技术的成功实施是探讨了探索其他丰富的颗粒物种之间强烈相互作用的细节的令人兴奋的可能性,”他说,注意RAC和大型强子撞机(LHC)理想地适合这些测量,这很难被其他方式评估。

来自52个机构的研究人员,这是明星合作的一部分是自然纸的共同作者。该研究主要由科学能源厅提供资金。

出版:反水解之间的相互作用,“自然”(2015);DOI:10.1038 / Nature15724

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