Фізики з колаборації ALICE (експеримент з великим іонним коллайдером) на Великому адронному колайдері (БАК) в ЦЕРНі розробили нову техніку, яка відкриває двері для високоточних досліджень динаміки сильної взаємодії між нестабільними адронами.
Адрони - це складові частинки, що складаються з двох або трьох кварків, пов'язаних один з одним сильною взаємодією, яка здійснюється глюонами.
Ця взаємодія також діє між адронами, пов'язуючи нуклони (протони і нейтрони) разом усередині атомних ядер.
Одна з найбільших проблем в ядерній фізиці сьогодні - це розуміння сильної взаємодії між адронами з різним вмістом кварків, виходячи з перших принципів, тобто починаючи з сильної взаємодії між кварками, складовими адрони, і глюонами.
Розрахунки, відомі як решіткова квантова хромодинаміка (КХД), можуть використовуватися для визначення взаємодії з перших принципів, але ці розрахунки забезпечують надійні передбачення тільки для адронів, що містять важкі кварки, такі як гіперони, які мають один або кілька дивних кварків.
У минулому ці взаємодії вивчалися шляхом зіткнення адронів один з одним в експериментах з розсіювання, але ці експерименти важко виконати з нестабільними адронами, такими як гіперони.
Ця трудність досі не дозволяла провести змістовне порівняння вимірювань і теорії адрон-адронних взаємодій за участю гіперонів.
Фізики з колаборації ALICE показують, як метод, заснований на вимірюванні різниці імпульсів між адронами, утвореними в протон-протонних зіткненнях на БАК, може бути використаний для виявлення динаміки сильної взаємодії між гіперонами і нуклонами, потенційно для будь-якої пари адронів.
Цей метод називається фемтоскопією, тому що він дозволяє дослідити просторові масштаби, близькі до 1 фемтометра (10-15м, одна квадрильйонна частина метра), приблизно розмір адрона і просторовий діапазон дії сильної сили.
Цей метод раніше дозволив дослідникам ALICE вивчити взаємодії за участю гіперонів Лямбда (^) і Сігма (^), які містять один дивний кварк плюс два легкі кварки, а також гіперон Xi ( ), який складається з двох дивних кварків плюс один легкий кварк.
У новому дослідженні вони використовували цю техніку для виявлення з високою точністю взаємодії між протоном і найрідкіснішим з гіперонів, гіпероном Омега, який містить три дивні кварки.
«Точне визначення сильної взаємодії для всіх типів гіперонів було несподіваним», - кажуть вчені.
"Це можна пояснити трьома факторами: тим фактом, що БАК може виробляти адрони з дивними кварками в достатку, здатністю техніки фемтоскопії досліджувати короткодіючий характер сильної взаємодії і чудовими можливостями детектора ALICE ідентифікувати частинки і вимірювати їх імпульси ".
Дані з наступних запусків БАК повинні дати нам доступ до будь-якої адронної пари.
Результати опубліковані в журналі Nature.
