CERN-ის ექსპერიმენტმა გლუონების ქცევის შესახებ არსებული თეორიები ეჭვქვეშ დააყენა

CERN-ის ALICE ექსპერიმენტის ახალმა გაზომვებმა ატომბირთვებში გლუონების ქცევის ყველაზე მკაფიო სურათი მოგვცა, რითაც ეჭვქვეშ დადგა "ბირთვული დაჩრდილვის" (nuclear shadowing) დიდი ხნის თეორიული ჩარჩო და გაჩნდა მტკიცებულებები კონკურენტული ფენომენის, "გლუონების გაჯერების" (gluon saturation) სასარგებლოდ.

ბირთვის კვლევა უპრეცედენტო მასშტაბით

Physical Review Letters-ში გამოქვეყნებული კვლევა იუწყება J/ψ ფოტობირთვული წარმოქმნის პირველ მრავალგანზომილებიან გაზომვაზე, როგორც ურთიერთქმედების ენერგიის, ისე იმპულსის გადაცემის ფუნქციით. მკვლევარებმა გამოიყენეს დიდი ადრონული კოლაიდერის მეორე გაშვების მონაცემები, სადაც შეისწავლეს ულტრაპერიფერიული შეხვედრები, როდესაც ტყვიის ბირთვები ერთმანეთს პირდაპირი შეჯახების გარეშე უახლოვდებოდნენ. სწრაფად მოძრავი ბირთვების გარშემო არსებული ინტენსიური ელექტრომაგნიტური ველები მაღალი ენერგიის ფოტონების წყაროდ იქცა, რამაც შესაძლებელი გახადა J/ψ ნაწილაკების წარმოქმნა, რომელთა შექმნის სიჩქარეც მგრძნობიარეა გლუონური სტრუქტურის მიმართ.phys+1

ექსპერიმენტმა გლუონური ველები 0.6, 0.3 და 0.2 ფემტომეტრის გარჩევადობით შეისწავლა, რაც პროტონის ზომის დაახლოებით მეოთხედს შეესაბამება. კანზასის უნივერსიტეტის ბირთვულმა ფიზიკოსმა დენიელ ტაპია ტაკაკიმ, რომელმაც კვლევაში წამყვანი როლი ითამაშა, ეს ტექნიკა ბუნდოვანი გამოსახულებიდან მაღალი გარჩევადობის მიკროსკოპზე გადასვლას შეადარა.bioengineer+1

დაჩრდილვის თეორიის შეზღუდვები

ყველაზე მცირე სივრცულ მასშტაბებზე J/ψ ნაწილაკების წარმოქმნის სიჩქარე დაახლოებით სამი სტანდარტული გადახრის მნიშვნელობით შემცირდა. ამ ნიმუშის ახსნა რთულია "ბირთვული დაჩრდილვის" თეორიით, რომლის მიხედვითაც სხვადასხვა ნუკლონის გლუონები ერთმანეთს ფარავენ და ამცირებენ გარკვეული ურთიერთქმედებების ალბათობას. მიუხედავად იმისა, რომ დაჩრდილვის მოდელი წარმატებით ხსნიდა წინა გაზომვებს, ის ახალ მონაცემებს სრულად ვერ ხსნის.phys+1

"დაკვირვებები შეესაბამება სხვა ფენომენს, რომელიც ცნობილია როგორც გლუონების გაჯერება და რომელიც კვანტური ქრომოდინამიკის თეორიით არის ნაწინასწარმეტყველები," – განაცხადა ტაკაკიმ. "ამ რეჟიმში გლუონები იმდენად მჭიდროდ არიან შეფუთულნი, რომ იწყებენ ერთმანეთთან ძლიერ ურთიერთქმედებას, რაც ზღუდავს მათ რაოდენობას მოცემულ რეგიონში."phys

რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი

გლუონებს გადააქვთ ძლიერი ბირთვული ურთიერთქმედება და სამყაროს ხილული მატერიის მასის თითქმის მთელი წილი სწორედ ამ ურთიერთქმედებაში შენახულ ენერგიაზე მოდის. ტაკაკიმ აღნიშნა, რომ მათი ქცევის გაგება "არსებითია იმის გასაცნობიერებლად, თუ როგორ იძენს მატერია მასასა და სტრუქტურას."bioengineer+1

აღმოჩენები ჯერჯერობით არ ადგენს გლუონების გაჯერების ყველა დეტალს და საჭირო იქნება დამატებითი გაზომვები. თუმცა, ენერგიაზე დამოკიდებული გაზომვებისა და იმპულსის გადაცემის შესახებ ინფორმაციის გაერთიანებით, 20-დან 633 მილიარდ ელექტრონ-ვოლტამდე ფოტონ-ბირთვული ენერგიების დიაპაზონში, ALICE-ის კოლაბორაციამ შექმნა ყველაზე მყარი ექსპერიმენტული საფუძველი ორ კონკურენტ მოდელს შორის განსხვავების დასადგენად.phys+1