Første resultat fra opgraderet CEBAF åbner døren til at udforske universel lim

Det første eksperimentelle resultat er blevet offentliggjort fra den nyligt opgraderede Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF) ved det amerikanske energiministerium Thomas Jefferson National Accelerator Facility. Resultatet demonstrerer muligheden for at opdage en potentiel ny form for stof for at undersøge, hvorfor kvarker aldrig findes isoleret.

Den 12 GeV CEBAF -opgradering er $ 338 millioner, flerårigt projekt for at tredoble CEBAF's originale driftsenergi til undersøgelse af kvarkstrukturen i atomets kerne. Størstedelen af ​​opgraderingen er gennemført og afsluttes i 2017.

Forskere har stramt opdraget det eksperimentelle udstyr til at forberede en ny æra med atomfysiske eksperimenter. Disse aktiviteter har allerede ført til det første videnskabelige resultat, som kommer fra Gluonic Excitations Experiment. GlueX foretager undersøgelser af den stærke kraft, som limer sammen ting, gennem søgninger efter hybrid mesoner.

Ifølge Curtis Meyer, professor i fysik ved Carnegie Mellon University og talsmand for GlueX -eksperimentet ved Jefferson Lab, disse hybrid mesoner er bygget af de samme ting som almindelige protoner og neutroner, som er kvarker bundet sammen af ​​"limen" af den stærke kraft. Men i modsætning til almindelige mesoner, limen i hybrid mesoner opfører sig anderledes.

"Grundtanken er, at en meson er en kvark og antikvart bundet sammen, og vores forståelse er, at limen holder dem sammen. Og den lim viser sig som et felt mellem kvarkerne. En hybrid meson er en med det stærke gluoniske felt spændt, "Forklarer Meyer.

Han siger, at fremstilling af disse hybrid mesoner tillader atomfysikere at studere partikler, hvor det stærke gluoniske felt bidrager direkte til deres egenskaber. Hybride mesoner kan i sidste ende give et vindue til, hvordan subatomære partikler er bygget af den stærke kraft, samt "kvarkindeslutning" - hvorfor der aldrig nogensinde er fundet nogen kvark alene.

"Vi håber at vise, at dette" ophidsede "gluoniske felt er en vigtig bestanddel af sagen. Det er noget, der ikke er blevet observeret i noget, vi har set hidtil. Så, på en eller anden måde, det er en ny type hadronic materie, der ikke er blevet observeret, " han siger.

I dette første resultat, data blev indsamlet over en to-ugers periode efter idriftsættelse af udstyr i foråret 2016. Forsøget frembragte to almindelige mesoner kaldet den neutrale pion og eta, og produktionsmekanismerne for disse to partikler blev omhyggeligt undersøgt.

Eksperimentet drager fordel af fuld energi, 12 GeV -elektronstråle produceret af CEBAF -acceleratoren og leveret i det nye Experimental Hall D -kompleks. Der, den 12 GeV-stråle omdannes til en første af sin art 9 GeV-fotonstråle.

"Fotonerne går gennem vores flydende brintmål. Nogle af dem vil interagere med en proton i det mål, noget udveksles mellem foton og proton, og noget bliver sparket ud - en meson, "Meyer forklarer." Denne publikation kiggede på nogle af de enkleste mesoner, du kunne sparke ud. Men det er det samme, grundlæggende produktionsmekanisme, som de fleste af vores reaktioner vil følge. "

Resultatet blev offentliggjort som en hurtig meddelelse i aprilnummeret af Fysisk gennemgang C . Det demonstrerede, at den lineære polarisering af fotonstrålen giver vigtig information ved at udelukke mulige mesonproduktionsmekanismer.

"Det er ikke så meget, at de partikler, vi skabte, var interessante, men hvordan de blev produceret:Lær hvilke reaktioner der var vigtige for at lave dem, "Siger Meyer.

Næste trin i samarbejdet er yderligere analyse af data, der allerede er indsamlet, og forberedelser til det næste forsøg i efteråret.

"Jeg er sikker på, at vi allerede har produceret hybrid -mesoner, vi har bare ikke nok data til at begynde at lede efter dem endnu, "Meyer siger." Der er en række trin, vi skal igennem for at forstå detektoren og vores analyse. Vi gør grunden nu, så vi har tillid til, at vi forstår tingene godt nok til, at vi kan validere de resultater, vi får i fremtiden. "

"Denne nye eksperimentelle facilitet - Hal D - blev bygget af dedikeret indsats fra Jefferson Lab -personalet og GlueX -samarbejdet, "siger Eugene Chudakov, Gruppeleder i hal D. "Det er rart at se, at alt udstyr, herunder komplekse partikeldetektorer, fungerer som planlagt, og det spændende videnskabelige program er med succes begyndt. "

12 GeV CEBAF Upgrade -projektet er i sin sidste fase af arbejdet og forventes afsluttet i september. Andre større eksperimentelle tiltag for den opgraderede CEBAF omfatter forskning, der vil muliggøre de første øjebliksbilleder af 3D -strukturen af ​​protoner og neutroner, detaljerede undersøgelser af den indre dynamik og kvark-gluonstruktur af kerner, og test af grundlæggende teorier om stof.