Hvordan en gåtur gennem CERNs korridorer var med til at føre til opdagelsen af ​​gluonen for 40 år siden

For fyrre år siden, i 1979, eksperimenter på DESY -laboratoriet i Tyskland gav det første direkte bevis på eksistensen af ​​gluoner - bærerne af den stærke kraft, der "limer" kvarker til protoner, neutroner og andre partikler i fællesskab kendt som hadroner. Denne opdagelse var en milepæl i partikelfysikkens historie, da det hjalp med at etablere teorien om den stærke kraft, kendt som kvantekromodynamik.

Resultaterne fulgte fra en idé, der ramte teoretikeren John Ellis, mens han gik i CERNs korridorer i 1976. Som Ellis fortæller, han gik over broen fra CERN -cafeteriet tilbage til sit kontor, drejer hjørnet ved biblioteket, da det gik op for ham, at "den enkleste eksperimentelle situation at søge direkte efter gluonen ville være gennem produktion via bremsstrahlung i elektron -positron tilintetgørelse." I denne proces, en elektron og en positron (elektronens antipartikel) ville tilintetgøre og lejlighedsvis producere tre "stråler" af partikler, hvoraf den ene genereres af en gluon, der udstråles af et kvark -antiquark -par.

Ellis og teoretikerne Mary Gaillard og Graham Ross skrev derefter et papir med titlen "Søg efter Gluoner i e+-e– Tilintetgørelse", hvor de beskrev en beregning af processen og viste, hvordan PETRA-kollideren hos DESY og PEP-kollideren på SLAC ville kunne observere det. Ellis besøgte derefter DESY, holdt et seminar om ideen og talte med eksperimentelle eksperter, der forberedte sig på at arbejde på PETRA.

Et par år senere, og efter flere papirer af Ellis, Gaillard og andre teoretikere, PETRA blev taget i brug og kom ind i det energiområde, der kræves for at teste denne teori. Kort efter, på den internationale Neutrino -konference i Bergen, Norge, den 18. juni 1979, forskere præsenterede en tre-jet kollisionshændelse, der netop var blevet opdaget af TASSO-eksperimentet på PETRA.

På European Physical Society -konferencen på CERN et par uger senere, TASSO-samarbejdet præsenterede flere tre-jet-begivenheder og resultater af analyser, der viste, at gluonen var blevet opdaget. En måned senere, i august 1979, tre andre forsøg på PETRA viste lignende begivenheder, der gav støtte til TASSOs fund.

Få mere at vide om opdagelsen i DESYs dækning af 40-års jubilæet, på Ellis 'konto, og i denne CERN Courier -artikel fra 2004.