|
Экзотическое атомное ядро проливает свет на кварки
|
|
|
|
Эксперименты в ЦЕРН и ускорительной лаборатории в Ювяскюля, Финляндия, показали, что радиус экзотического ядра алюминия, 26mAl, намного больше, чем считалось ранее. Результат, описанный в статье, только что опубликованной в журнале Physical Review Letters, проливает свет на влияние слабого взаимодействия на кварки — элементарные частицы, из которых состоят протоны, нейтроны и другие составные частицы. Среди четырех известных фундаментальных сил природы — электромагнитного взаимодействия, сильного взаимодействия, слабого взаимодействия и гравитации — слабое взаимодействие может с определенной вероятностью изменить «аромат» кварка. Стандартная модель физики элементарных частиц, которая описывает все частицы и их взаимодействия друг с другом, не предсказывает значение этой вероятности, но для данного сорта кварков предсказывает, что сумма всех возможных вероятностей будет равна ровно 1. Следовательно, сумма вероятностей предлагает способ проверить Стандартную модель и найти новую физику: если окажется, что сумма вероятностей отличается от 1, это будет означать новую физику за пределами Стандартной модели.
|
|
|
|
Интересно, что сумма вероятностей, включающая ап-кварк, в настоящее время явно находится в противоречии с ожидаемой единицей, хотя сила этого напряжения зависит от лежащих в его основе теоретических расчетов. Эта сумма включает в себя соответствующие вероятности превращения нижнего кварка, странного кварка и нижнего кварка в верхний кварк. Первая из этих вероятностей проявляется в бета-распаде атомного ядра, при котором нейтрон (состоящий из одного верхнего кварка и двух нижних кварков) превращается в протон (состоящий из двух верхних кварков и одного нижнего кварка) или наоборот. Однако из-за сложной структуры атомных ядер, подвергающихся бета-распаду, точное определение этой вероятности обычно невозможно. Таким образом, для определения вероятности исследователи обращаются к подмножеству бета-распадов, которые менее чувствительны к эффектам ядерной структуры. Среди нескольких величин, которые необходимы для характеристики таких «сверхразрешенных» бета-распадов, есть (зарядовый) радиус распадающегося ядра.
|
|
|
Именно здесь появляется новый результат для радиуса ядра 26mAl, которое претерпевает сверхразрешенный бета-распад. Этот результат был получен путем измерения реакции ядра 26mAl на лазерное излучение в экспериментах, проведенных на установке ISOLDE ЦЕРН и в Ускорительной лаборатории. Объект ИГИСОЛ. Новый радиус, средневзвешенное значение наборов данных ISOLDE и IGISOL, намного больше, чем прогнозировалось, и результатом является ослабление текущего кажущегося напряжения в сумме вероятностей, включающей ап-кварк. «Зарядовые радиусы других ядер, которые подвергаются сверхразрешенному бета-распаду, были измерены ранее в ISOLDE и других установках, и в настоящее время предпринимаются усилия по определению радиуса 54Co в IGISOL», — объясняет физик ISOLDE и ведущий автор статьи Питер Платтнер. «Но 26mAl представляет собой довольно уникальный случай, поскольку, хотя оно и является наиболее точно изученным из таких ядер, его радиус до сих пор остается неизвестным и, как оказывается, гораздо больше, чем предполагалось при расчете вероятности нижний кварк превращается в верхний кварк».
|
|
|
|
«Поиски новой физики за пределами Стандартной модели, в том числе основанные на вероятности изменения аромата кварков, часто представляют собой игру с высокой точностью», — говорит теоретик ЦЕРН Андреас Юттнер. «Этот результат подчеркивает важность тщательного изучения всех соответствующих экспериментальных и теоретических результатов всеми возможными способами». Прошлые и нынешние эксперименты по физике элементарных частиц во всем мире, включая эксперимент LHCb на Большом адроном коллайдере, внесли и продолжают вносить значительный вклад в наши знания о влиянии слабого взаимодействия на кварки посредством определения различных вероятностей кваркового аромата. изменять. Однако эксперименты ядерной физики по сверхразрешенным бета-распадам в настоящее время предлагают лучший способ определить вероятность превращения нижнего кварка в верхний кварк, и это вполне может остаться таковым в обозримом будущем.
|
|
|
|
Источник
|
