粒子群:大型強子對撞機中的奇異同步行為

大型強子對撞機的科學家們正試圖解開他們自己製造的謎題:為什麼粒子有時會同步飛行

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在其執行的頭六個月裡,位於日內瓦附近的大型強子對撞機尚未發現希格斯玻色子,解開暗物質之謎或發現時空隱藏的維度。然而,它確實揭示了一個誘人的謎題,科學家們將在對撞機在假期結束後於二月份重啟時再次著手解決這個問題。去年夏天,物理學家們注意到,他們質子碰撞產生的一些粒子似乎正在同步它們的飛行路徑,就像鳥群一樣。CMS(LHC的兩個通用實驗之一)的發言人Guido Tonelli說,這些發現非常奇異,“從那時起,我們一直在說服自己,我們所看到的是真實的。”

這種效應是微妙的。科學家們發現,當質子碰撞釋放出超過110個新粒子時,新出現的粒子似乎朝著相同的方向飛行。麻省理工學院的弗蘭克·維爾切克(因其對膠子作用的解釋而獲得諾貝爾獎)表示,LHC中質子的高能碰撞可能正在揭示“初始質子的一種新的深層內部結構”。或者,粒子可能比科學家意識到的具有更多的相互聯絡。“在[LHC]的這些更高能量下,人們以前所未有的更高空間和時間解析度對質子進行快照,”威爾切克說。

根據威爾切克和他的同事們提出的理論,當以如此高的解析度觀察時,質子由密集的膠子介質組成——膠子是在質子和中子內部起作用的無質量粒子,控制著夸克的行為,夸克是所有質子和中子的組成部分。“並非不可能,”威爾切克說,“該介質中的膠子相互作用並相互關聯,並且這些相互作用傳遞給新粒子。”


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如果得到其他LHC物理學家的證實,這種現象將是對我們宇宙中最常見的粒子之一,也是科學家們認為他們已經很好理解的粒子,一項令人著迷的新發現。

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