新测量可能有助于识别古董在质子的旋转中的作用

在研究人员实验中使用的星形探测器测量了在质子碰撞中产生的W玻色子衰变的电子的能量和角度。照片由星形协作提供

在布鲁克海文国家实验室使用明星探测器，科学家已经确定了对古董旋转敏感的新方法，这可以在这些夸克和古老夸克来自哪里。

这一基本问题在粒子物理学中一直是一个长期神秘的神秘，虽然曾经认为答案是相当简单的：质子的三个亚底粒子的旋转称为夸克，只会加起来产生完全旋转。

但是，在20世纪80年代的一系列实验抛出了这种理论的循环，证明了夸克的旋转仅适用于质子的整体旋转。因此，出现了物理学家现在被称为“质子旋转危机”，提示数十年来搜索缺失的碎片或贡献者，以质子的旋转。

现在，一支来自300多名研究人员（包括麻省理工学院物理学家）的国际团队在质子的古董的旋转中置于新的限制 - 夸克的夸克夸克的夸夸其足者的夸夸其足者。研究人员称，这些测量可能有助于识别古董在质子的旋转中的作用，以及产生古董的机制。

“我们想了解质子里面的亚杀菌粒子的旋转贡献，以了解他们的互动的基础，”麻省理工学院核科学实验室（LNS）的博士史蒂文斯贾斯汀史蒂文斯说。“现在我们对古董旋转有一种敏感的新方法，可以在这些夸克和古绿币从哪里脱落。”

LNS的研究科学家史蒂文斯和Jan Balewski LED分析了由Brookhaven国家实验室的相对论重离子撞机（RHIC）产生的超过10亿令人记录的质子碰撞。使用该设施的星形探测器，该设施的星形探测器，其追踪每个碰撞产生的粒子，该团队确定了3,500个质子碰撞，产生了W玻色子 - 一种基本粒子，当产生时，暂时继承质子的抗正簧的旋转。

“我们测量了W玻色子的腐烂产品，从此可以推断出古董的旋转，以及如何与母亲质子的旋转，”Balewski解释道。“事实证明，古董极化是边缘的，并且对质子的极化贡献很小。”

Stevens，Balewski及其合作者今天在日志物理评论信中发布了他们的实验结果。

当质子碰撞时

根据颗粒物理学的标准模型，质子是由三种夸克组成的复合颗粒，每个类型或“味道”：两个“向上”夸克，以及一个“下”夸克。这些夸克被称为胶合的颗粒在一起，当暂时破碎时，被认为会引起一对短暂的夸克和古董。由于质子的旋转无法通过其夸克的旋转完全解释，因此物理学家已经研究了其他可能的贡献者，例如胶合和古绿币的旋转，或其在质子内的轨道运动。

Stevens，Balewski及其同事通过测量偏光质子碰撞后的W玻色子的衰减来确定古董。随着Balewski解释说，在任何特定的时刻，偏振或纺丝质子含有对夸克和古董的对，“弹出和消失，弹出并消失。”

“当他们出现时，质子的旋转被传递到某种程度上的古董，”Balewski说。“现在这件古董，对于一秒钟的一部分，在该质子与这种其他质子碰撞时精确地显示在质子中，并产生W玻色子。”

研究人员观察到当质子的旋转在与质子的旋转在相反方向上取向的情况相比，质子的旋转以与其运动相同的方向取向时产生的W玻色子的数量显着差异。然后通过测量作为W玻色子衰减产生的电子的各种取向的这种差异来推断古夸克旋转。

探索Antiquarks的起源

研究人员的结果为质子的古绿岛旋转提供了重大的新约束，这为质子的总旋转贡献了小部分。此外，与向下调味的抗型抗体相比，它们观察到对味道抗型抗型抗型抗型抗型抗体的旋转效果略大于预期的旋转效果。史蒂文斯表示，古董旋转中的这种不对称可能有助于确定质子的古董的首先出现。

“那些Quark / Antiquark对流行进入和摆脱存在的天真的图片是胶合裂开以形成这些对，”史蒂文斯说。“但如果是这种情况，你希望获得平等数量的上下夸张的夸克。我们的测量提供了一些新信息，可以告诉我们一些夸克和古绿币的产生。“

Tubingen大学理论物理研究所的员工科学家Marco Stratmann表示，该集团的数据“为我们提供了质子的旋转和风味结构的”快照“。… 在[未来]对质子的旋转结构的分析中，该数据将提供新颖且特别清洁的上下抗型偏振探针，主要是没有理论不确定性。“

“我们正在收紧这个古董极化看起来像什么，”史蒂文斯说。“并且随着未来的数据，该限制将变得更好。”

该研究部分受到国家科学基金会和美国能源部的支持。

出版物：L. Adamczyk等。（星形合作），“测量Rhir”偏振质子 - 质子碰撞中的磁​​性旋转不对称的纵向旋转不对称性的测量“。莱特牧师113,072301 - 2014年8月13日发布; DOI：10.1103 / physrevlett.113.072301

研究报告的PDF副本：在RHIC中偏振质子 - 质子碰撞中的纵向旋转非对称的测量

图像：星形合作