Mærkelige gluonforbindelser lurer muligvis i protonerne

Protoner er kendt for at indeholde kvarker og gluoner. Men opfører gluoner sig som forventet?

Forskere fra TOTEM (I alt, elastisk og diffraktiv tværsnitsmåling) samarbejde kan have fundet indirekte tegn på en subatomær gluon-forbindelse i proton-protonkollisioner. Første teori i 1970'erne, sådan en stat, derefter kaldt "Odderon, "består af et ulige antal gluoner.

Som regel, protonerne, der kolliderer i LHC, knuses og skaber nye partikler. Nogle gange dog i cirka 25 procent af tiden, de overlever mødet intakt. I stedet for at bryde i stykker, de ændrer kun deres retning og kommer ud af detektoren i meget små vinkler til strålerøret-deres afvigelse på 200 meters afstand er i størrelsesordenen en millimeter. Denne form for interaktion kaldes "elastisk spredning", og det er specialiteten TOTEM, CERNs længste eksperiment. For at kunne registrere de overlevede protoner, dens detektorer er spredt over næsten en halv kilometer omkring CMS -interaktionspunktet.

Kvarkerne i protonen er bundet af gluoner, bærerne af den stærke kraft. Fysikere har med succes forklaret elastisk spredning ved lav momentumoverførsel og høje energier med udveksling af en "Pomeron, "som i moderne sprog er en tilstand af to sammenlagte gluoner.

TOTEM målte nøjagtigt den elastiske spredningsproces ved 13 TeV for at udtrække den samlede sandsynlighed for proton-protonkollisioner samt den såkaldte rho-parameter, der hjælper med at forklare forskellen i proton-proton og antiproton-proton-spredning.

Ved at kombinere disse to målinger, TOTEM finder bedre overensstemmelse med teoretiske modeller, der angiver udveksling af tre aggregerede gluoner. Selvom denne udveksling er blevet forudsagt af Quantum Chromodynamics (QCD) teorien tilbage i 1980'erne, ingen eksperimentelle beviser var forelagt til dato.

Målingerne antyder også en opbremsning af den samlede sandsynlighed for spredning med energi. Selvom det forventes noget ved den allerhøjeste energi, der har ikke været tegn på en sådan effekt i tidligere data.

"Disse målinger udforsker for første gang protoners adfærd i elastiske interaktioner ved den højeste energi på 13 TeV. Disse resultater opnået med en rekordpræcision blev muliggjort af TOTEM -detektorernes fremragende ydeevne og de store egenskaber ved Large Hadron Collider , "observerede Simone Giani, TOTEMs talsmand.

Hvis tre gluoner virkelig skulle danne en forbindelse, det skulle forekomme i andre spredningsforsøg. Fysikere ser derfor frem til dedikerede eksperimenter for at fastslå, om en sådan forbindelse rent faktisk dannes. For yderligere at undersøge og bekræfte de teoretiske fortolkninger, en særlig LHC -protonkørsel med en energi på 900 GeV er planlagt til at finde sted i 2018 for at indsamle flere data, og det vil også involvere andre LHC -eksperimenter.