Физики из коллаборации эксперимента ATLAS на Большом адронном коллайдере (БАК) использовала Z-бозон, электрически нейтральный носитель слабого взаимодействия, для определения константы сильного взаимодействия с беспрецедентной неопределенностью ниже 1%.
Сильное взаимодействие — одно из четырех фундаментальных взаимодействий. Оно отвечает за связывание кварков в протоны, нейтроны и атомные ядра. Хотя это взаимодействие, переносимое глюонами, является наиболее сильным, что отражено в названии, точность его измерения гораздо ниже, чем у гравитационного, электромагнитного и слабого.
В новом исследовании коллаборация ATLAS изучала Z-бозоны, образующиеся в протон-протонных столкновениях на Большом адронном коллайдере при энергии столкновения 8 ТэВ. Z-бозоны обычно образуются в процессе слабого взаимодействия при аннигиляции двух кварков в сталкивающихся протонах. В этом процессе сильное взаимодействие проявляется через излучение аннигилирующими кварками глюонов.
Это излучение дает Z-бозону «толчок» поперек оси столкновения (поперечный импульс). Величина этого удара зависит от константы сильной связи. Исследователи использовали точное измерение распределения поперечных импульсов Z-бозона и сравнение с точными теоретическими расчетами этого распределения для определения константы сильной связи.
Физики изучили отобранные распады Z-бозона на два лептона (электроны или мюоны) и измерила поперечный импульс Z-бозона через продукты его распада. Сравнение этих измерений с теоретическими предсказаниями позволило исследователям точно определить константу сильной связи в масштабе масс Z-бозона, равную 0,1183 ± 0,0009.
При относительной неопределенности всего 0,8% этот результат — наиболее точное определение константы сильного взаимодействия в одном эксперименте. Более точное измерение константы сильной связи необходимо для повышения точности теоретических расчетов процессов частиц, в которых участвует сильное взаимодействие, отмечают ученые.
Читать далее:
С самой известной звездой в небе что-то происходит. Рассказываем главное
Посмотрите на неуловимого кальмара у Галапагосских островов: его засняли живым впервые за 18 лет
Выяснилось, какие орехи снижают холестерин и сколько их надо есть в день
На обложке: эксперимент ATLAS на БАК. Изображение: CERN