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粒子和互动

粒子和互动

中子根据碰撞核的尺寸左右飞行

16 Jan 2018
Phenix探测器的照片在Rhir
右或左:RHIC的Phenix探测器

Brookhaven国家实验室(BNL)的相对论重离子撞机(RHIC)的研究人员已经发现,当旋转质子与核碰撞时,它们在不同方向上产生依赖于靶核的大小的中子。物理学家称,这种意想不到的观察表明,对于大型核,中子产生机制是不同的。他们补充说,这可能对解释其他高能粒子碰撞具有重要意义,包括超高能量宇宙光线与地球大气的相互作用。

Rhir自2000年以来一直在运营,是世界上唯一具有精确控制碰撞质子的自旋极化的撞机。在2001 - 2002年首次偏振质子期间,研究人员发现,当具有向上旋转的质子与另一个质子碰撞时,中子在碰撞中产生 更喜欢出现在右边.

几十年后,2011年,理论物理学家发表了一篇论文解释了这一结果。但随后在2015年在韩国首尔国立大学的一名博士学生,闵捷金,发现了一个惊喜的发现。她观察到当质子与金核相撞时 - 比质子远远大 - 它们产生一个强烈偏好的中子 沿其他方向旅行: 靠左。

完全出乎意料

2011理论未预测定向偏好的这种变化。 “2015年,我们从与金核的碰撞中发现的碰撞是不仅仅是左右的不对称量增加,而且其标志翻转,具有从左右左右改变的优选散射方向” 亚历山大Bazilevsky.,Bnl和Bnl和Deput Shokesperson的物理学家 凤凰Rhir的合作,告诉 物理世界。 “这是完全出乎意料的。”

为了确认Kim的发现,Phenix物理学家在数据分析和探测器模拟上工作,并在更精确的控制条件下重复测量。这些新实验还包括质子和铝核之间的碰撞,其坐在质子和金子核之间。

结果证实,质子 - 质子碰撞产生具有更多中子散射向右的方向不对称,而质子 - 金碰撞产生具有较强的不对称,中子散射向左散射。并且,与中间大小的铝离子的碰撞产生具有接近零不对称的中子 - 在每个方向上散射的大致相等的数量。

充电碰撞

为了解释他们的发现,物理学家们仔细观察影响散射粒子的过程和力量。他们得出结论,在质子 - 质子碰撞中,不对称是由强大核力管理的相互作用驱动的,如2011年理论所述。然而,在具有更正电荷的大核中,电磁相互作用在颗粒生产中发挥了更重要的作用,而不是在两个等式的质子之间的碰撞中。

“与质子相比,我们认为由于金核的电荷大得多,电磁相互作用对具有强大核相互作用的中子生成的更大作用,并产生了强大的核互动产生的相反标志的不对称性。解释Bazilevsky。他补充说,在中等大小的铝核中,核和电磁相互作用产生的不对称互相互相抵消,结果在所得中子中没有定向不对称。 “作为我们的论文所示,不对称标志翻转发生在铝核周围,因此我们期望所有比铝较轻的核会产生负不对称(正确偏好),并且所有较重的核会产生正不对称(左偏好),”他解释。

该研究描述于 物理评论信.

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