Физики нашли новый способ измерить массу кварка: «поможет» мертвый конус

Детектор ALICE на Большом адронном коллайдере провел первое прямое наблюдение эффекта мертвого конуса. Об открытии, которое поможет измерить массу очарованного кварка (c-кварка), ученые сообщают в журнале Nature.

Физики, работающие на детекторе ALICE, использовали данные протон-протонных столкновений на БАК за три года и сложные методы анализа данных, чтобы обнаружить эффект мертвого конуса. 

Исследователи объясняют, что столкновение элементарных частиц в коллайдерах вызывает высокоэнергетическое взаимодействие, которое приводит к формированию партонов (кварков и глюонов). Эти частицы подвергаются последующим преобразованиям, испуская излучение в виде дополнительных глюонов. В таком каскадном процессе энергия исходных частиц передается множеству частиц с более низкой энергией. 

Диаграмма такого излучения зависит от массы излучающего глюоны партона. Область вокруг направления полета партона, в которой излучение подавлено называется мертвым конусом. 

Физики отмечают, что эффект мертвого конуса был предсказан теорией сильного взаимодействия около тридцати лет назад, однако до сих пор ученым удавалось только косвенно фиксировать его наличие. Главная проблема заключалась в сложности в определении направления движения партона, а также в том, что область мертвого конуса может быть заполнена частицами, в которые превратился излучающий партон.

Каскадный партонный поток. Источник: CERN

В своей работе исследователи восстанавливали поток партонов по его конечному продукту — адронной струе, которую фиксируют детекторы. В процессе анализа большой выборки наблюдений за протон-протонными столкновениями физики обнаружили струю, содержащую c-кварк (очарованный кварк). Им удалось проследить всю историю испускания глюонов этим кварком. Сравнение картины излучения глюонов очарованного кварка с распределением глюонов и безмассовых кварков выявило мертвый конус в структуре c-кварка.

Исследователи отмечают, что помимо подтверждения теории сильного взаимодействия и существования эффекта мертвого конуса, открытие также доказывает наличие массы у очарованного кварка. Безмассовые частицы не имеют мертвых конусов, а значит, изучая этот эффект, можно оценить массу кварков.

Массы кварков являются фундаментальными величинами в физике элементарных частиц, но к ним нельзя получить доступ и измерить их непосредственно в экспериментах, потому что, за исключением топ-кварка, кварки заключены внутри составных частиц. Наша методика прямого наблюдения мертвого конуса потока партонов предлагает способ измерения массы кварков.

Андреа Дайнезе, физик, работающий на ALICE, соавтор исследования

Изображение обложки: CERN


Сравните, как сняли затмение Луны НАСА и Роскосмос

«Пятая сила» создает во Вселенной невидимые «стены». Главное о новой теории физиков

Опубликована карта заражений оспой обезьян

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Темные фабрики: будущее промышленности без человека
Мнения
Астрономы открыли рекордно далекую от звезды суперземлю
Космос
Датские ученые омолодили стволовые клетки, изменив их «диету»
Наука
Биологи описали стратегии любви у мышей: защищаться или «странствовать»
Наука
Якутские инженеры создали боевого «Скорпиона» для битвы роботов
Новости
Количество DDoS-атак удвоилось в первом квартале 2025 года
Новости
Сдвиг поверхности земли при землетрясении зафиксировали из космоса
Космос
Не так уж жарко: выяснилось, какая погода была на Марсе в прошлом
Космос
Целый океан исчез на Земле: как это изменило историю нашей планеты
Наука
Минцифры запускает эксперимент с ИИ на «Госуслугах»: что он будет делать
Новости
Сжигать жир можно с помощью мыслей: как это работает
Наука
Маркетплейсы превратили шопинг в зависимость: как не потратить свои деньги
Наука
ChatGPT научили материться, как сантехника Валеру из Омска
Новости
Написать научный труд в эпоху нейросетей: как сделать ИИ помощником?
Мнения
Следы «долгожданной» черной дыры нашли в соседней галактике
Космос
В Анапе испытали устройство для сбора мазута со дна моря
Наука
Филиппинские физики создали дешевые жидкие линзы из обычной воды
Наука
Perplexity вслед за OpenAI заявила в суде о желании приобрести Chrome
Новости
В МГУ разработали математическую модель для предотвращения давки
Наука
Посмотрите на самое подробное изображение Солнца, сделанное зондом Solar Orbiter
Космос