ALICE mérte a könnyű nukleáris nukleáris fegyverek tömegét és kötőerejét • Igor Ivanov • Tudományos hírek az elemekről • ALICE detektor, fizika, LHC

Az ALICE a tüdő tömegét és kötési energiáját méri

Ábra. 1. A részecskék egységhosszúságának energia-felszabadulása a pályától a lendülettől függően (az ALICE detektor időkijelző kamera szerint). Balra – negatív töltésű részecskék, a jobb oldalon – pozitívan. minden a lényeg – külön nyomon követett részecske. Fekete vonalak – a különböző típusú részecskék elméletileg várható függőségei. Image from ALICE Collaboration, 2015. A könnyű magok és a magrezidensek előállítása pp és Pb-Pb ütközések LHC energiákon

Az ALICE Collaboration, amely a Large Hadron Colliderben dolgozott, gyűjtött statisztikákat a könnyű nukleáris nukleáris fegyverekről, pontosan megmérték a tömegeket, és a hibák határain belül véletlen egybeesést talált a magok tömegével. Ő is sikerült megmérni az anti-deuterium és az anti-helium-3 magjainak kötési energiáját, ami az atomreakció új irányának első lépése volt – "nukleárisellenes" fizika.

Az antimatter, különösen a pozitronok és az antiprotonok már régóta ismertek a fizikusok, és különböző kísérletekben használták. Az antiprotonokat például nagy mennyiségben állították elő az amerikai proton-antiproton-ütköző Tevatron számára. CERN van egy speciális telepítés – antiproton lassító (AD) -, amely biztosítja a patak lassú antiproton az igények több kísérletek antiproton és antihidrogén (lásd.: A kísérlet ASACUSA szerzett antihidrogén gépsor, „Elements” 2014/04/02).Mivel az antiprotonok stabilak – ha természetesen elkülönülnek a közönséges anyagtól, nagyon pontos méréseket lehet tenni velük. Például nemrégiben a BASE kísérletből származó CASE kísérlet kimutatta, hogy egy antiproton tömeg egybeesik a proton tömegével, amely pontossággal jobb, mint egy tíz milliárdos.

Mindazonáltal ez csak az egyes anti-részecskékre vonatkozik. Az antimunok – az antiprotonok és az antineutronok kötött állapota – sokkal kevésbé ismertek. Először is nagyon keveset ismertek. A legkönnyebb antimaggregátumokat, az anti-neutronokat először pontosan fél évszázaddal ezelőtt megfigyelték. Az antihelium-3-at 1971-ben látták. Szintén ismert antitríton és antihelium-4, az utóbbit 2011-ben nyitották meg. Másodszor, az antitidal nagyon ritkán született. Antitestek megjelenéséhez szükséges, hogy ne csak néhány antinukleotid keletkezzen az ütközés során, hanem ugyanabba az irányba is felszálljon, és egymáshoz illeszkedjen. Harmadszor, még nem lehet lelassítani és megragadni az antiszemcséket, ezért minden mérést velük meg kell tenni.

Ezeknek a nehézségeknek köszönhetően eddig nem volt lehetséges a "nukleáris ellenes erők" – az antiszembránok antinukleonok közötti kölcsönhatásának erõsítése.Elvileg a teoretikusok úgy vélik, hogy fogva CPT-tétel minden általános tulajdonságait a részecskék és antirészecskéi (súly, teljes pusztulás szélessége, és így tovább. N.) meg kell egyeznie. Ez vonatkozik az antiszemitekre, a tömegekre és a kötelezõ energiákra. Azonban minden elméleti kijelentést kívánatos kísérletileg ellenőrizni; Végül néhány teoretikus megbeszéli a CPT szimmetria kis mértékű megsértésének hipotetikus lehetőségét.

A közelmúltban az ALICE Collaboration megjelent a folyóiratban Természetfizika a deutérium és a hélium-3 magjai tömegének és az atomellenes nukleáris fegyverek A nukleáris fegyverekkel kapcsolatos nukleáris statisztikákat a nukleáris ütközés rövid ülésén gyűjtötték össze, amely a nagy hadron-összeütközőben 2011 novemberében zajlott le. Egy tipikus nukleáris ütközés során több ezer egyedi részecskék születtek, köztük néha antiprotonok, antineutronok és kivételes esetekben antiszembrán is. Nagyon nehéz megérteni ezt a rendetlenséget, de az ALICE detektor, amelyet kifejezetten élesített a nukleáris ütközések tanulmányozására, magabiztosan kezeli ezt a feladatot. A legfontosabb építőelemek ebben segítenek: egy nagy idő-kivetítő kamra, amely több ezer pályát gondosan helyreállít, és kombinált részecske-azonosítási rendszert. Méri a részecskék lendületét és sebességét, és így a tömegét.A részecskék típusát a pályahosszegység energia-felszabadulása is mutatja, amelyet az időkijelző kamera jól mér (1.

Mivel a vizsgálat fő feladata a magok és a nukleáris ellenállók tömegének összehasonlítása (vagyis a tömeg összehasonlítása az elektromos töltés modulusával, μ = m / | z |), a fizikusok megpróbálták megszabadulni a rendszeres hibák közös forrásától. E célból az adatok feldolgozása során nem különítettük el a magok és a nukleáris fegyverek elleni tömegeket, hanem azonnal, a statisztikai eloszlások szintjén a részecskék és a szemcsés részecskék viselkedése közötti különbséget. Ez lehetővé tette a pálya helyreállításának pontatlanságainak kiküszöbölését, az érzékelő különböző komponenseinek nem ideális illesztésének következményeit és a hardver egyéb elkerülhetetlen hibáit.

Ezután nem volt ideális mágneses térrel kapcsolatos instrumentális hatások, amelyek különböző hatásokkal járhatnak a töltés különböző jeleire. Ez a pontatlanság veszélyes forrása – ha figyelmen kívül hagyja, hamis benyomást kelthet, hogy a magok és a nukleáris fegyverek forgása másképpen csavarodik, ami azt jelenti, hogy tömegük különbözik. Ehhez a statisztikai adatok gyűjtése során a mágneses mező rendszeresen megfordítja a polaritást.Végül minden maradék hibaforrást alaposan elemeztek, minimalizáltak és numerikusan értékeltek. Ennek a kemény munkának köszönhetően az eredmény viszonylagos szisztematikus hibája nem haladta meg az ezredfordulót.

Az ALICE Collaboration által az \ (\ Delta \ mu_A = \ mu_A – \ mu _ {\ bar A} \) értékére kapott eredmény: \ [{\ \ Delta \ mu_d \ over \ mu_d} = (0, \ 9 \ pm 0, \! 5 \ pm 1, \! 4) \ cdot 10 ^ {- 4} \ ,, \ quad {\ Delta \ mu _ {{} ^ 3 \ mathrm {He}} \ over \ mu _ {{ 3 \ mathrm {He}}} = (-1, \; 2 \ pm 0, \! 9 \ pm 1, \! 0) \ cdot 10 ^ {- 3} \ ,, \] ahol az első hiba statisztikai, – szisztematikus. Mint látható, mindkét mért érték nulla a hibán belül, teljes mértékben egyetértve a CPT tételével. Ábrán. 2, a bal oldalon ezek az adatok grafikusan és összehasonlítva a régi, majdnem fél évszázados kísérletekkel.

Ábra. 2. Tömeges összehasonlítás (a bal oldalon) és kötési energiák (a jobb oldalon) magok és nukleáris nukleáris deutérium és hélium-3. Pirosan Új ALICE eredmények megjelenítése fekete – régi kísérletek adatai. Kép a cikkből a vita során Természetfizika

Az eredmény nagy pontossága lehetővé tette az ALICE Collaboration számára, hogy a következő lépést megtegye – a magok és a magtestek kötési energiájának kiszámításához tömeghibájuk alapján, és ezáltal ellenőrizze, hogy a magi erők megváltoznak-e a magokról a magrezonanciákra való átmenet során. Az eredmények a következők voltak (lásd még a 2. ábrát, jobbra):

\ {{Delta E_d \ over E_d} = -0, \! 04 \ pm 0, \! 05 \ pm 0, \! 12 \ ,, \ quad {\ Delta E _ {{} ^ 3 \ mathrm { } \ over E_ {{} ^ 3 \ mathrm {He}}} = 0, \! 24 \ pm 0, \! 16 \ pm 0, \! 18. \]

A pontosság természetesen nem túl magas. Azonban az a tény, hogy az antinukleáris eszköz kötési energiája végül hozzáférhetővé vált a magok mérésével és összehasonlításával, azt jelenti, hogy a szemünk előtt új kutatási vonal keletkezik, amelyet "atomellenes" fizikának nevezhetünk. Elvileg még mindig várhatunk némi pontossági javítást a collider kísérletektől, valamint az anti-helium-4 kötési energiájának mérését. Azonban a pontosság csak akkor merül fel, ha a fizikusok lassan reagálnak a ketrecekre és megtartják csapdájukban. Ha végrehajtják, ismeretlen; ennek eléréséhez komoly technikai nehézségeket kell megoldani.

Forrás: ALICE Együttműködés. A könnyű magok és a magrezonanciák közötti különbség // Természetfizika. Publikálva 2015. augusztus 17-én. DOI: 10.1038 / nphys3432. A cikk e-print formájában is kapható: 1508.03986 [nucl-ex].

Igor Ivanov


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: