Физики впервые проследили за аннигиляцией антиматерии внутри протонов

Технологии

ТАСС, 24 февраля. Американские физики впервые наблюдали, как возникают и исчезают виртуальные частицы антиматерии внутри протонов. Благодаря этому можно будет уточнить, как они влияют на свойства и поведение материи. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature.

На эту темуСтранные кварки за старую физику. Физики, работающие на коллайдере, обнаружили очень редкий случай распада частиц

"Мы до сих пор плохо понимаем, как ведут себя виртуальные кварки и антикварки внутри протонов и как их присутствие влияет на свойства материи. Пары этих частиц существуют крайне недолго, однако мы проследили за аннигиляцией антикварков. Это приблизило нас к пониманию того, почему их доли в протонах различаются", – рассказал один из авторов работы, научный сотрудник Аргоннской национальной лаборатории Пол Реймер.

Почти все элементарные частицы состоят из небольших объектов, которые физики называют кварками и глюонами. В протонах, нейтронах и других "тяжелых" частицах (барионах) содержится три кварка. Более легких частицах, мезонах, один кварк и один антикварк.

Внутри подобных частиц есть не только реальные кварки, но и так называемое "море" виртуальных частиц – множество непрерывно рождающихся и исчезающих пар кварков и антикварков.

По словам Реймера и его коллег, эти частицы могут сильно влиять на различные фундаментальные свойства частиц, такие как их спин и заряд. Однако точно оценить силу их влияния ученые не могут, поскольку для их "освобождения" и изучения необходимы гигантские температура и энергия, которые существовали во Вселенной только в момент Большого взрыва.

В начале 1990-х ученые попытались косвенным путем выяснить, как подобные "виртуальные" частицы могут влиять на поведение протонов и атомов дейтерия, которые состоят из одного протона и нейтрона. Оказалось, что при низких скоростях движения кварков внутри протонов содержится гораздо больше "нижних", чем "верхних" антикварков, тогда как при высоких скоростях эта пропорция становилась обратной.

На эту темуНадежды на странное. Физики подтвердили рождение бозона Хиггса с участием t-кварка и t-антикварка, но всем от этого скучно. Где искать аномалии?

Из-за этого физики-теоретики стали спорить, как возникла эта асимметрия в распределении частиц антиматерии и связанных с ними частиц материи, почему она меняется при высоких энергиях и как ее существование может проявляться в свойствах протонов. Реймер и его коллеги сделали большой шаг к разрешению этих споров. Они впервые детально проследили за аннигиляцией антиматерии внутри протонов.

Для этого специалисты Аргоннской национальной лаборатории разогнали большое количество протонов до высоких и низких энергий и столкнули их с мишенью, которая состояла из жидкого водорода или дейтерия. В зависимости от того, какие типы "виртуальных" частиц были внутри протонов в момент их столкновения, в результате кварки и антикварки аннигилировали и возникали мюоны – тяжелые "аналоги" электронов.

Изучив наборы мюонов, которые образовывались в результате подобных столкновений, физики обнаружили, что при повышении или понижении энергии столкновений соотношение разных типов антикварков внутри протонов почти не менялось. С одной стороны, это разрешило проблему существования видимой асимметрии антиматерии внутри протонов, а с другой поставило под сомнение все теории, которые опираются на факт ее наличия.

Реймер и его коллеги надеются, что дальнейшее изучение результатов измерений и новые изыскания теоретиков помогут объяснить разночтения в результатах опытов и понять, как виртуальное море частиц, рождающихся и исчезающих внутри протонов, влияет на заряд, спин и другие фундаментальные свойства всех видимых скоплений материи мироздания.

Источник: tass.ru

Оцените статью
Экономика и политика на EconomPolit.ru