Пайванди пинҳонии Y-шакли глюонҳо дар дохили протонҳо метавонад яке аз хосиятҳои асосии материяро дошта бошад, ки фарзияи даҳсолаҳои китоби дарсиро зери шубҳа мегузорад.
Бозёфтҳои нави детектори STAR дар Collider Relativistic Heavy Ion Ion (RHIC) нишон медиҳанд, ки глюонҳо, зарраҳое, ки ҳамчун ширеше байни кваркҳои дохили протонҳо амал мекунанд, метавонанд дар нигоҳ доштани шумораи барионҳо назар ба он ки олимон фикр мекарданд, нақши хеле бузургтар бозанд. Рақами барион қисми асосии шахсияти квантии зарраҳо мебошад.
Натиҷаҳо аз бархӯрди зарраҳои энергияи баланд дар RHIC, як дастгоҳи корбарии Идораи илмии Вазорати энергетикаи ИМА (DOE) барои таҳқиқоти физикаи ҳастаӣ, ки дар Лабораторияи Миллии Брукхавени DOE аз соли 2000 то аввали соли 2026 фаъолият мекард, ба даст омадаанд. Тадқиқоти нав, ки дар Science нашр шудааст, нишон медиҳад, ки шумораи барионҳо метавонанд тавассути пайвандҳои асосии сеҷонибаи Y-пайвандӣ интиқол дода шаванд. кваркҳо.
Агар тасдиқ карда шавад, натиҷа ба фарзияи деринаи он, ки шумораи барион танҳо аз ҷониби ин се кварк интиқол дода мешавад, шубҳа хоҳад кард.
“Аз рӯи анъана, олимон тахмин мезананд, ки ҳар як се кваркҳои асосии “валентӣ” дар дохили протон ё нейтрон сеяки шумораи барионро доранд” гуфт Чжанбу Сю, профессори Донишгоҳи давлатии Кент бо таъиноти муштарак дар лабораторияи Brookhaven.
Идеяи даҳсолаҳо дар бораи пайвандҳои Gluon
Физикҳо бори аввал пайванди бариониро, ки онро пайванди глюон низ меноманд, дар солҳои 1970-ум ҳамчун роҳи тавсифи чӣ гуна пайваст кардани глюонҳо кваркҳои валентӣ дар дохили протонҳоро пешниҳод карданд.
Сипас, дар соли 1996, чор сол пеш аз оғози кор RHIC, физики назариявӣ Дмитрий Харзеев аз Донишгоҳи Стони Брук ва лабораторияи Брукхавен пешниҳод кард, ки ин пайванд метавонад на бештар аз нигоҳ доштани кваркҳоро иҷро кунад. Вай пешниҳод кард, ки он метавонад ба ҷои худи кваркҳои валентӣ рақами барион дошта бошад.
Ҳамкории STAR ҳоло роҳи санҷиши ин имконро бо истифода аз якчанд намуди бархӯрди зарраҳо дар RHIC таҳия кардааст.
“Бо истифода аз маълумоте, ки аз намудҳои гуногуни бархӯрди зарраҳо дар RHIC ҷамъоварӣ шудааст, натиҷаҳои мо нишон медиҳанд, ки шумораи барион на танҳо аз ҷониби кваркҳои инфиродӣ интиқол дода мешавад” гуфт Сю. “Бозёфтҳои мо ақидаро ба таври қатъӣ дастгирӣ мекунанд, ки шумораи барион тавассути глюонҳо, зарраҳое, ки кваркҳоро дар якҷоягӣ нигоҳ медоранд, ҳангоми дар ин конфигуратсияи махсус ҷойгиршуда беҳтар ва интиқол дода мешаванд.”
Чаро шумораи Барион муҳим аст
Муайян кардани он, ки воқеан шумораи барион дорад, метавонад оқибатҳои берун аз бархӯрдҳои дар RHIC тавлидшуда дошта бошад.
Дар ин таҷрибаҳо, нигоҳдории шумораи барион маънои онро дорад, ки шумораи умумии барионҳо, зарраҳо аз се кварк, ба монанди протонҳо ва нейтронҳо, бояд пеш аз бархӯрд ва пас аз бархӯрд устувор бошанд. Аммо ин қонуни нигоҳдорӣ дар миқёси хеле васеътар дар тамоми олам татбиқ мешавад.
Николь Люис, физики STAR дар Донишгоҳи Райс, ки ин лоиҳаро дар соли 2020 ҳамчун постдок дар лабораторияи Брукхавен оғоз кардааст, “Аз замони таркиши Калон, шумораи протонҳо ва нейтронҳо дар якҷоягӣ ҳеҷ гоҳ ҳамчун функсияи вақт тағир намеёбанд.” “Сабабҳои ин нигоҳдорӣ хуб фаҳмида намешаванд. зиддиматерия», – гуфт вай.
Нигоҳдории рақами барион инчунин ба устувории фавқулоддаи протонҳо, ки қисми марказии ядроҳои атомиро ташкил медиҳанд ва дар шароити муқаррарӣ пӯсида намебошанд, алоқаманд аст.
“Боварӣ доранд, ки умри протон аз умри коинот дарозтар аст” гуфт Люис. “Ин имкон медиҳад, ки ядроҳои атомӣ ташаккул ва устувор бошанд – ин маънои онро дорад, ки материя, вақте ки мо бо он дар коинот ҳамкорӣ мекунем, вуҷуд дошта метавонад.”
Тасвири китоби дарсӣ зери фишор қарор мегирад
Имконияти он, ки глюонҳо барои интиқоли шумораи барион кӯмак мекунанд, бо шарҳи анъанавӣ, ки дар бисёре аз китобҳои дарсии физика мавҷуданд, мухолифат мекунанд.
Протон шумораи барионҳои як плюс дорад. Дар расми анъанавӣ, ин арзиш дар байни се кваркҳои асосии валентии он баробар тақсим карда мешавад ва ба ҳар кварк шумораи барион ба иловаи сеякро медиҳад. Идея ба он монанд аст, ки заряди электрикии протон дар байни ҳамон кваркҳои валентӣ чӣ гуна тақсим мешавад.
Аммо протони воқеӣ назар ба ҷамъоварии оддии се кварк хеле мураккабтар аст.
“Дар модели кваркҳои содда дар дохили протон се кварк мавҷуд аст, аммо ҳеҷ чизи дигаре нест” гуфт Томми Цанг, қаблан докторантураи Донишгоҳи давлатии Кент, ҳоло дар Лабораторияи Миллии Аргонн DOE. “Аммо агар мо ба ҷузъиёти дохили он назар андозем, на танҳо се кварк, балки бисёр глюонҳо низ ҳастанд, ки байни ин кваркҳо пайваст мешаванд ва инчунин кваркҳо ва антикваркҳо ҳастанд, ки аз вакуум пайдо мешаванд, аз ин рӯ он воқеан як объекти воқеан мураккаб аст.”
Он муҳити мураккабро хромодинамикаи квантӣ (QCD), назарияи қувваи қавӣ, ки таъсири мутақобилаи байни кваркҳо ва глюонҳоро танзим мекунад, тавсиф мекунад. QCD бениҳоят муваффақ буд, аммо моделҳое, ки аз он илҳом гирифта шудаанд, баъзан фарзияҳои иловагиро талаб мекунанд, то фаҳмонанд, ки олимон ҳангоми ба суръати рӯшноӣ наздик шудани ядроҳо дар RHIC чӣ мушоҳида мекунанд.
Зиёдшавии ғайричашмдошти Барионҳо
Як мушоҳида махсусан ҳайратовар буд.
“Дар детектори STAR, мо пайваста миқдори зиёди барионҳоро мебинем, ки аз бархӯрд ба самти чӯбҳои бархӯрд перпендикуляр мебароянд” гуфт Цанг. “Далле, ки мо бо барионҳо нисбат ба антибарионҳо бештар ба даст меорем – ё бештар аз антиматтер – тааҷҷубовар нест, зеро бархӯрди мо аз материя оғоз мешавад” гуфт ӯ.
Ин бархӯрдҳои бениҳоят энергетикӣ миқдори зиёди энергияро ба ҳазорҳо зарраҳои навтаъсис табдил медиҳанд.
Он чизе, ки диққати тадқиқотчиёнро ҷалб кард, дар куҷо пайдо шудани барионҳои иловагӣ буд. STAR миқдори зиёди барионҳоро муайян кард, ки аз хати нур берун меоянд.
Агар танҳо кваркҳои валентӣ барои интиқоли шумораи барион масъул бошанд, ҳар се кварк аз протони воридшаванда ҳангоми бархӯрд бояд қатъ карда шаванд. Он гоҳ онҳо бояд аз материя ба энергия табдил ёбанд ва дар ниҳоят ба материя дар наздикии маркази детектор баргарданд ва барионҳои зиёдатиро, ки аз хати нур дур мешаванд, ба вуҷуд меоранд.
Дастаи STAR гумон дошт, ки механизми дигар метавонад дар ин кор ҷалб карда шавад.
Заряди барқ санҷиши интиқодӣ медиҳад
Муҳаққиқон роҳи санҷиши идеяро тавассути истифодаи бартарии кваркҳои валентии моликият пайдо карданд: заряди барқ.
Онҳо шумораи холиси барионеро, ки дар намудҳои гуногуни бархӯрдҳои RHIC ҳосил шудаанд, бо тарзи аз нав тақсим кардани заряди барқ дар ҳамон ҳодисаҳо муқоиса карданд.
Зебо Танг, профессори Донишгоҳи Илм ва Технологияи Чин, ки як гурӯҳи донишҷӯёнеро, ки таҳлили додаҳо ва моделсозии моделҳоро иҷро мекард, роҳбарӣ мекард, мегӯяд: “Анҷоми заряди барқе, ки ба бархӯрд перпендикуляр мебарояд, ба шумо роҳи дақиқи чен кардани чанд кваркро медиҳад, ки чӣ қадар кваркҳо боздошта мешаванд ва ба зарраҳои нав табдил меёбанд.”
Муқоиса номувофиқии аҷиберо ошкор кард.
Тадқиқотчиён тақрибан ду маротиба зиёдтар барионҳоро мушоҳида карданд, ки бояд дар асоси заряди электрикӣ бо кваркҳои қатъшуда ҳосил мешуданд. Мувофиқи моделҳои QCD, шумораи кваркҳои боздошташуда ба қадри кофӣ набуданд, ки барионҳои дар детектор пайдошударо ҳисоб кунанд.
Ин як саволи возеҳро ба миён овард: агар кваркҳо тамоми барионҳои зиёдатиро тавлид намекарданд, чӣ буд?
Дастаи STAR баҳс мекунад, ки ҷавоб метавонад бо глюонҳо бошад, бахусус гузариши сеҷонибаи глюон, ки кваркҳои валентии протонро мепайвандад.
Чӣ тавр як пайванди Глуон метавонад рақами Барионро бардорад
Муҳаққиқон пешниҳод мекунанд, ки ҳангоми бархӯрди ядроҳо дар RHIC, кваркҳо ва пайванди глюон дар дохили протонҳои онҳо ҳатман як хел рафтор намекунанд.
Боздоштани “пайванди глюон” ё “пайванди барион” метавонад ҳангоми бархӯрд нисбат ба се кваркҳои валентии зудҳаракат хеле осонтар бошад. Агар ҳангоми ҳаракати кваркҳо аз рӯи самти чӯб, пайвастшавӣ суст шавад, энергияи пайвастшавӣ метавонад ба ҷои он ба барионҳои наве табдил ёбад, ки дар дигар самтҳо пайдо мешаванд.
Фаҳмидани он, ки чӣ тавр ин метавонад рӯй диҳад, дидани он чизе, ки дар дохили протон рух медиҳад, талаб мекунад, зеро он ба энергияи хеле баланд суръат мегирад.
Притвиш Трибеди, физики STAR дар лабораторияи Брукхавен гуфт: “Ҷойгоҳи барион ҳамеша вуҷуд дорад, ҳатто вақте ки протонҳо ба энергияи баландтар ва баландтар суръат мегиранд”. “Аммо бо энергияи баланд, глюонҳо дар дохили протон тақсим мешаванд ва афзоиш меёбанд.”
Бо зиёд шудани шумораи глюонҳо, ҳар як глюони инфиродӣ ҳиссаи камтари импулси умумии протонро дорад. Ба он глюонҳо дохил мешаванд, ки пайвандро ташкил медиҳанд. Дар ҳамин ҳол, кваркҳои валентӣ қисми зиёди импулси пешакии протонро идома медиҳанд.
Дар натиҷа, вақте ки бархӯрд рух медиҳад, сохтори нисбатан сусттари сеҷони глюон метавонад нисбат ба кваркҳои босуръат ҳаракаткунанда боздошта ва ба заррачаҳои нав табдил ёбад.
Трибеди гуфт, ки далели он, ки танҳо як сохтор бояд қатъ карда шавад, инчунин эҳтимолияти ин равандро нисбат ба сенарияе, ки ҳар се кваркҳои валентӣ мустақилона қатъ карда шаванд, бештар мекунад.
“Дар бархӯрд, пайванди барион пушти сар мешавад ва кваркҳо идома медиҳанд” гуфт ӯ.
Ҷойгиршавии шакли Y ба моддаи нав барқарор мешавад
Кваркҳо ва глюонҳо мустақилона мустақилона вуҷуд дошта наметавонанд, бинобар ин пас аз бархӯрд онҳо бо заррачаҳои дигар зуд муттаҳид мешаванд.
Дар мисоли соддакардашуда, ҳар як кварк, ки дар поёни беампайп идома дорад, метавонад бо антикварк ҷуфт шуда, заррачаи ду кварки мезонро ташкил диҳад. Дар айни замон, пайванди се-паҳлӯи глюон метавонад то андозае мисли магнити Y-шакл рафтор карда, аз вакуум се кваркҳои навро кашад ва барони навро ташкил диҳад.
Бархӯрдҳои воқеии RHIC хеле мураккабтаранд.
“Ҳарчанд мо аз ядроҳое оғоз мекунем, ки тақрибан 100 протон ва 100 нейтрон доранд, ин бархӯрдҳо ҳазорҳо зарраҳои навро ба вуҷуд меоранд; 99% энергия ба зарраҳои нав мубаддал мешавад” гуфт Ронгронг Ма, физики лабораторияи Брукҳавен.
Муҳаққиқон муайян карданд, ки бархӯрдҳое, ки миқдори зиёди зарраҳоро ба вуҷуд меоранд, инчунин миқдори зиёди барионҳои “миёнаравӣ” -ро дар муқоиса бо он чизе, ки интизор мерафт, агар кваркҳо танҳо шумораи барион дошта бошанд, нишон доданд.
Аз ин рӯ, муҳаққиқон мегӯянд, шумораи зиёди барионҳо, ки ба хатти нур перпендикуляр ба назар мерасанд, барои мавҷудият ва аҳамияти пайванди барион дастгирии қавӣ медиҳанд.
“Тадқиқоти мо ба ақидаи деринаи он, ки шумораи барион ба таври оддӣ байни се кварк тақсим карда мешавад ва онро интиқол медиҳад, шубҳа мекунад” гуфт Ма. “Ин фаҳмиши нав тарзи фикрронии мо дар бораи сохтори материяро тағир медиҳад ва дониши моро дар бораи муҳимтарин унсуре, ки барои коинот дар шакли ҳозираи он масъул аст, амиқтар мекунад.”
Справка: «Пайгирии шумораи барион бо бархӯрдҳои ҳастаӣ» аз ҷониби STAR Collaboration*, BE Aboona, J. Adam, L. Adamczyk, I. Aggarwal, MM Aggarwal, Z. Aggarwal, AK Alshammri, EC Aschenauer, S. Aslam, J. Atchison, X., Bair. Bair. Бехера, Р.Бэлвиед, П.Бҳагат, А.Бхасин, С.Бхатта, СР Бхосале, Ҷ.Биелчик, Ҷ.Биелчикова, Ҷ.Д.Бранденбург, Ч.Брудо, XZ Кай, Х.Кейнс, М.Калдерон де ла Барса Санчес, Д.Себра, Й.,Чанчес, Д.Себра, Й.,Чанка. З. Чанг, А. Чаттерджи, Д. Чен, Ҷ. Чен, Ҷ. Ҳ. Чен, Л. Чен, К. Чен, В. Чен, З. Чен, Ҷ. Чен, Ю. Чен, В. Кристи, X. Чу, С. Кори, Ҳ. Ҷ. Кроуфорд, М. Цсанад, Г. Дейл-Гау, А. Со, Дейс, Д. Дешпанде, А.Дхамижа, А.Димри, П.Диксит, X. Донг, Ҷ.Л.Драченберг, Э.Дакворт, Ҷ.Ч.Дунлоп,…, Х.Зброшчик, В.Чжа, Ч.Чжан, Д.Чжан, Ҷ.Чжан, К.Чжан, Л.Чжан, С. Чжан, Ю Чжан, З. Чжан, З. Чжан, Ф. Чжао, Ҷ. Чжао, С. Чжоу, Ю. Чжоу, Ц. Чжу, X. Чжу, М. Зурек ва М. Зизак, 13 августи соли 2026, Ҳамкории STAR.
DOI: 10.1126/science.ads5962
Тадқиқот аз ҷониби Дафтари Илми DOE, Фонди Миллии Илмии ИМА (NSF) ва як қатор агентиҳо ва созмонҳои байналмилалӣ, ки дар мақолаи илмӣ номбар шудаанд, дастгирӣ карда шуданд. Даста инчунин Шабакаи Open Science, ки мустақиман аз ҷониби NSF дастгирӣ карда мешавад, дар якҷоягӣ бо захираҳои ҳисоббарории маълумотҳои илмӣ ва дастгоҳҳои ҳисоббарорӣ дар лабораторияи Брукхавен ва Маркази миллии ҳисоббарории илмии тадқиқоти энергетикӣ (NERSC), як муассисаи дигари DOE оид ба корбарони илм, ки дар Лабораторияи Миллии DOE Лоуренс Беркли ҷойгир аст, истифода бурд.
Ҳеҷ гоҳ пешрафтро аз даст надиҳед: Ба бюллетени SciTechDaily ҳамроҳ шавед.
Моро дар Google ва Google News пайгирӣ кунед.
