토요일, 5월 25, 2024

입자는 전적으로 힘으로 만들어집니다.

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Deungjeong Kyungsoon
Deungjeong Kyungsoon
"경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다."
입자 충돌의 그림입니다. 신용: 인공 지능에 의해 생성되었습니다.

입자 물리학의 표준 모델은 우주를 구성하는 근본적인 힘과 입자에 대한 우리의 이해를 우아하게 요약한 기본 이론입니다. 일종의 입자물리학 주기율표라고 생각해보세요. 이 모델은 6가지 유형의 쿼크, 6가지 유형의 렙톤(예: 전자), 전자기력에 대한 광자, 강한 힘에 대한 글루온, 약력에 대한 W 및 Z 보손과 같은 힘 전달 입자를 포함하여 알려진 모든 아원자 입자를 분류합니다. 힘. .

양성자와 중성자는 쿼크로 구성된 더 큰 입자이기 때문에 표준 모델의 일부가 아닙니다. 모든 더 큰 입자와 모든 물질은 쿼크와 렙톤으로만 구성됩니다.

표준모형이 예측한 수많은 입자 중에는 아직 확인되지 않은 특이한 입자도 있다. 여기에는 강한 힘을 전달하는 입자인 “글루 볼” 또는 전체가 글루온으로 만들어진 입자 묶음이 포함됩니다. 즉, 글루볼은 전적으로 힘으로 만들어진 입자입니다. 스타워즈 팬 여러분, 기뻐하세요!

바보 같은 이름에 속지 마십시오. 글로벌즈 매우 흥미롭습니다. 파악하기 어려운 특성에도 불구하고 많은 입자 물리학자들은 그것이 실제로 존재한다고 확신합니다. 최근 베이징 입자 충돌기(Beijing Particle Collider)에서 수십 년간의 연구를 통해 마침내 J/ψ로 알려진 특정 유형의 중간자에서 붕괴되는 X(2370)라는 새로운 입자인 글루 볼의 존재에 대한 최초의 증거를 발견했을 수도 있습니다.

힘으로 만든 공

베이징 분광계 검출기(BESIII 협력 이미지)
베이징 분광계 검출기. 크레딧: BESIII 협업.

글루 볼과 다른 분자의 주요 차이점은 구조와 관련된 상호 작용에 있습니다. 양성자와 중성자와 같은 전형적인 강입자에서 글루온은 쿼크 사이의 강한 힘을 매개하는 “접착제” 역할을 합니다. 대조적으로, 글루 볼은 본질적으로 서로 결합된 글루온의 집합인 순수한 글루온 상태입니다. 이러한 자기 상호작용은 전자기학의 광자와 같은 다른 힘 운반체와 달리 글루온이 서로 상호 작용하는 능력에서 발생하는 독특한 특징입니다.

글루볼을 탐지하고 연구하는 것은 다른 쿼크 함유 입자와 혼합되어 더 친숙한 입자로 붕괴되어 실험 관찰에서 파악하기 어려울 것으로 예상되기 때문에 어렵습니다.

2008년 처음 온라인에 공개된 이후 베이징의 전자-양전자 충돌기(Electron-Positron Collider)에 위치한 입자 탐지 실험인 베이징 분광계 III(Beijing Spectrometer III)은 100억 J/ψ 입자 형태 이벤트를 기록했습니다. 이들은 최근 확인된 X(2370) 입자를 포함하여 다른 것으로 붕괴되기 전 짧은 순간 동안 존재하는 가장 불안정한 입자 중 일부입니다.

X(2370)은 글루볼에서 예상되는 것과 일치하는 흥미로운 특성을 나타냅니다. 이는 전하도 없고 홀수 원자가도 없으며 가장 가벼운 소구체 상태에 대해 예상되는 범위 내의 질량을 나타냅니다. 결과는 또한 이러한 이국적인 입자를 높은 정확도로 예측할 수 있을 만큼 최근에야 성숙된 계산 방법인 양자 양자 역학(QCD)의 예측과 현저하게 일치합니다.

중국 연구진에 따르면 이 결과의 통계적 유의성은 5시그마 이상이다. 이는 판독값이 무작위 통계적 이상일 가능성이 0.00006%에 불과하다는 것을 의미합니다.

이 새로운 입자가 어떻게 형성되었는지 보여주는 그림
J/ψ 중간자는 광자와 글루온으로 붕괴될 수 있습니다. 이 두 글루온은 결합하여 일시적으로 X(2370) 입자를 형성할 수 있습니다. 출처: 실제 검토 서한.

더 많은 연구가 필요하다

이러한 유망한 결과에도 불구하고 여전히 주의해야 할 이유가 있습니다. X(2370)의 생산율과 분기율은 초기 기대치와 정확히 일치하지 않습니다. 물리학자이자 과학 저널리스트인 Ethan Siegel이 기사에서 언급한 것처럼 이 입자는 실제 접착제 공이 아니라 테트라크와 같은 또 다른 이국적인 상태를 나타낼 가능성이 있습니다. 큰 생각 상태.

그러나 수십만 개의 A 유형 복합 입자가 존재해야 하지만 이전에는 본 적이 없습니다. 발사의 전체 특성을 결정하기 위해 수행해야 할 추가 작업이 있습니다. 그렇다면 표준 모델에는 뭔가 새로운 문제가 있는 것입니다. “만약 글루 볼이 존재한다면 X(2370)는 인류가 발견한 최초의 물체일 것입니다.”라고 Siegel은 썼습니다.

새로운 결과가 나타났습니다. 실제 검토 편지.

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