胶球-纯粹由核力作用的粒子

胶球-纯粹由核力作用的粒子

发布时间:2018-05-16    浏览量:2

em维也纳大学的科学家认为,他们可能已经发现了久经考验的胶球,这是一种由纯粹的力量组成的粒子。 / em

数十年来,科学家一直在寻找所谓的“胶球”。现在看来他们终于找到了。胶球是一种奇特的粒子,完全由胶子构成 - 这种“粘性”粒子将核粒子保持在一起。胶球是不稳定的,只能通过分析它们的衰变间接检测。然而,这种衰变过程尚未完全了解。

杜维恩(维也纳)的Anton Rebhan教授和FredericBrünner教授现在采用了一种新的理论方法来计算胶球衰变。他们的结果与粒子加速器实验的数据非常吻合。这是有力的证据,在各种实验中发现的称为“f0(1710)”的共振实际上是长期以来寻求的胶球。预计未来几个月会有进一步的实验结果。

部队也是粒子

质子和中子由更小的称为夸克的基本粒子组成。这些夸克由强大的核力量捆绑在一起。 “在粒子物理学中,每一股力量都是由一种特殊的力量粒子所介导的,强大的核力量的力量粒子就是胶子”,安东瑞布恩(恩维恩)说。

胶子可以看作是光子更复杂的版本。无质量光子负责电磁力,而八种不同类型的胶子对强大的核力量起着类似的作用。然而,有一个重要的区别:胶子本身受自己的力量,光子不是。这就是为什么没有光子的束缚态,但是一个纯粹的核力的束缚胶子组成的粒子实际上是可能的。

1972年,在夸克和胶子理论出现后不久,物理学家Murray Gell-Mann和Harald Fritsch推测了纯胶子(最初称为“gluonium”,今天使用术语“glueball”)的可能束缚态。在粒子加速器实验中已经发现了几种粒子,这些粒子被认为是胶球的可行候选物,但是对于这些信号之一是否实际上可能是纯力的神秘粒子,从来没有达成过科学共识。实验中发现的信号不是胶球,而是夸克和反夸克的组合。胶球寿命太短,无法直接检测到它们。如果它们存在,则必须通过研究它们的衰变来识别它们。

候选人f0(1710)奇怪地衰落

“不幸的是,胶球的衰减模式不能严格计算,”安东瑞邦说。简化的模型计算表明,胶球有两种现实的候选:介子称为f0(1500)和f0(1710)。很长一段时间,前者被认为是最有前途的候选人。后者质量较高,与计算机模拟结果一致,但当衰变时,它会产生许多重夸克(即所谓的“奇异夸克”)。对于许多粒子科学家来说,这似乎并不合理,因为胶子相互作用通常不能区分较重和较轻的夸克。

Anton Rebhan和他的博士生FredericBrünner现在通过尝试不同的方法在解决这个难题方面迈出了重要的一步。描述三维世界中粒子行为的量子理论与高维空间中某些引力理论之间有着根本的联系。这意味着某些量子物理问题可以使用引力物理学的工具来回答。

“我们的计算表明,胶球主要衰变成奇怪的夸克确实是可能的”,安东勒班说。令人惊讶的是,计算出的两个较轻粒子的衰减模式与f0(1710)测得的衰变模式非常吻合。除此之外,其他衰变成两个以上的粒子是可能的。他们的衰减率也计算在内。

进一步的数据很快就会到来

迄今为止,这些替代性的胶球衰减尚未测量,但在未来几个月内,CERN的大型强子对撞机(TOTEM和LHCb)和北京的一次加速器实验(BESIII)的两项实验预计会产生新的数据。 “这些结果对我们的理论至关重要,”安东瑞邦说。 “对于这些多粒子过程,我们的理论预测衰减率与其他更简单模型的预测完全不同。如果测量结果与我们的计算结果一致,这对我们的方法将会是非常成功的。“这将是足以证明f0(1710)是胶球的证据。除此之外,它还会再次表明,更高维的引力可以用来回答粒子物理学的问题 - 从某种程度上来说,这将是下个月100岁的爱因斯坦广义相对论的又一大成功。

出版物:FredericBrünner和Anton Rebhan,“Witten-Sakai-Sugimoto模型中标量胶球衰减的非手性增强”,Phys。 Rev.Lett。,2015,115,131601; DOI:10.1103 / PhysRevLett.115.131601

来源:维也纳科技大学

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