粒子群:大型强子对撞机中的奇异同步行为

大型强子对撞机的科学家们正试图解开他们自己制造的谜题:为什么粒子有时会同步飞行

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在其运行的头六个月里,位于日内瓦附近的大型强子对撞机尚未发现希格斯玻色子,解开暗物质之谜或发现时空隐藏的维度。然而,它确实揭示了一个诱人的谜题,科学家们将在对撞机在假期结束后于二月份重启时再次着手解决这个问题。去年夏天,物理学家们注意到,他们质子碰撞产生的一些粒子似乎正在同步它们的飞行路径,就像鸟群一样。CMS(LHC的两个通用实验之一)的发言人Guido Tonelli说,这些发现非常奇异,“从那时起,我们一直在说服自己,我们所看到的是真实的。”

这种效应是微妙的。科学家们发现,当质子碰撞释放出超过110个新粒子时,新出现的粒子似乎朝着相同的方向飞行。麻省理工学院的弗兰克·维尔切克(因其对胶子作用的解释而获得诺贝尔奖)表示,LHC中质子的高能碰撞可能正在揭示“初始质子的一种新的深层内部结构”。或者,粒子可能比科学家意识到的具有更多的相互联系。“在[LHC]的这些更高能量下,人们以前所未有的更高空间和时间分辨率对质子进行快照,”威尔切克说。

根据威尔切克和他的同事们提出的理论,当以如此高的分辨率观察时,质子由密集的胶子介质组成——胶子是在质子和中子内部起作用的无质量粒子,控制着夸克的行为,夸克是所有质子和中子的组成部分。“并非不可能,”威尔切克说,“该介质中的胶子相互作用并相互关联,并且这些相互作用传递给新粒子。”


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如果得到其他LHC物理学家的证实,这种现象将是对我们宇宙中最常见的粒子之一,也是科学家们认为他们已经很好理解的粒子,一项令人着迷的新发现。

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