CERN deneyi gluon davranışını açıklayan fizik teorilerini sarsıyor

CERN'in ALICE deneyinden elde edilen yeni bir ölçüm, gluonların atom çekirdekleri içinde nasıl davrandığına dair şimdiye kadarki en net görüntüyü sunarak, nükleer gölgeleme olarak bilinen uzun süreli teorik çerçeveye meydan okudu ve gluon doygunluğu adı verilen rakip bir fenomene dair kanıtlar sundu.

Çekirdeği Görülmemiş Ölçeklerde İncelemek

Physical Review Letters'da yayınlanan çalışma, hem etkileşim enerjisinin hem de momentum transferinin bir fonksiyonu olarak tutarsız J/ψ fotonükleer üretiminin ilk çok boyutlu ölçümünü rapor ediyor. Araştırmacılar, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın 2. Çalıştırma döneminden elde edilen verileri kullanarak, kurşun çekirdeklerinin doğrudan çarpışmadan birbirlerinin yakınından geçtiği ultra çevresel karşılaşmaları incelediler. Hızlı hareket eden çekirdeklerin etrafındaki yoğun elektromanyetik alanlar, yüksek enerjili foton kaynakları olarak hareket etti ve bu fotonlar, üretim hızı altta yatan gluon yapısına duyarlı olan J/ψ parçacıklarını kısa süreliğine oluşturabildi.phys+1

Deney, gluon alanlarını 0.6, 0.3 ve 0.2 femtometre çözünürlüklerde inceledi; en ince olanı bir protonun boyutunun yaklaşık dörtte birine karşılık gelen yapılara denk geliyor. Araştırmada öncü bir rol oynayan Kansas Üniversitesi nükleer fizikçisi Daniel Tapia Takaki, bu tekniği bulanık bir görüntüden yüksek çözünürlüklü bir mikroskoba geçmeye benzetti.bioengineer+1

Gölgeleme Teorisi Yetersiz Kalıyor

İncelenen en küçük uzamsal ölçeklerde, J/ψ parçacıklarının üretim hızı yaklaşık üç standart sapmalık bir istatistiksel anlamlılık düzeyinde baskılandı. Bu model, farklı nükleonlardan gelen gluonların örtüştüğü ve birbirini kısmen gizleyerek belirli etkileşimlerin olasılığını azalttığı bir çerçeve olan nükleer gölgeleme ile bağdaştırılması zor bir durum. Gölgeleme önceki ölçümleri başarıyla tanımlamış olsa da, yeni verileri tam olarak açıklayamıyor.phys+1

Takaki, "Bunun yerine gözlemler, kuantum renk dinamiği teorisi tarafından tahmin edilen ve gluon doygunluğu olarak bilinen farklı bir fenomenle tutarlı" dedi. "Bu rejimde gluonlar o kadar yoğun bir şekilde paketlenir ki birbirleriyle güçlü bir şekilde etkileşime girmeye başlarlar ve belirli bir bölgede kaç tanesinin var olabileceğini sınırlar."phys

Neden Önemli?

Gluonlar güçlü nükleer kuvveti taşır ve güçlü etkileşimde depolanan enerji yoluyla evrendeki görünür maddenin kütlesinin neredeyse tamamını oluşturur. Takaki, gluonların davranışını anlamanın "maddenin kendi kütlesini ve yapısını nasıl kazandığını anlamak için gerekli" olduğunu belirtti.bioengineer+1

Bulgular henüz gluon doygunluğunun her detayını kesinleştirmiyor ve ek ölçümlere ihtiyaç duyulacak. Bununla birlikte, 20 ila 633 milyar elektron volt arasında değişen foton-çekirdek enerjilerinde enerjiye bağlı ölçümleri momentum transferi bilgisiyle birleştiren ALICE iş birliği, iki rakip model arasında ayrım yapmak için şimdiye kadarki en güçlü deneysel temeli sağladı.phys+1