• 中文
  • 注册
  • 查看作者
  • 高精度的测量:夸克和反夸克组成的π介子,衰变为两个光子!

    一个国际研究团队已经改进了普里马科夫类型的实验,以提高π介子测量的准确性,其发表在《科学》期刊上,概述了研究目标,进行的实验,目的是在测量一个π介子衰变为两个光子时达到更高的精度。美因茨大学Harvey Meyer也在《科学》期刊上提供了量子色动力学理论历史的时间表,并概述了研究人员在这一新努力中所做的研究工作。

    高精度的测量:夸克和反夸克组成的π介子,衰变为两个光子!

    理论认为π介子,通常被称为介子,是由一个夸克和一个反夸克组成的强子(这就是为什么它们有时也被称为中性介子))。理论还表明,衰变成对光子,而且衰变速度非常快,因为它们是不稳定的(大约80阿秒)。与大多数理论一样,科学家们愿意进行实验,证明这些理论是正确的,至少在一定程度上是正确的。以前测试介子衰变为光子的努力,通常遵循三种方法中的一种,直接方法或对撞机方法或Primakoff方法。

    高精度的测量:夸克和反夸克组成的π介子,衰变为两个光子!

    在这项新研究中,研究人员使用了Primakoff方法,但增加了改进以提高其准确性。该团队的工作涉及一个名为PrimeX-II的实验装置,它具有一个带标签的光子束设施,带有一个独特的热量计(对Primakoff方法中使用的传统热量计进行了改进),一个束晕阻断器和一把竖琴。标记的光子被引入磁铁,使带电粒子偏转。从那里,衰变的光子通过真空室和氦气袋,在那里它们被否决权计数器和HyCal量热计探测和计数。

    高精度的测量:夸克和反夸克组成的π介子,衰变为两个光子!

    该研究小组还增加了标记光子的可接受能量间隔,而不是通常在Primakoff方法中使用的能量间隔,以进一步提高准确性。在运行实验的过程中,研究人员实现了2.8%的总不确定度,是之前研究努力的一半。它与最初由量子色动力学理论所作的预测也是一致,但与其他理论相比就不那么一致了。π介子,也被称为介子,由一个夸克和一个反夸克组成,极不稳定。

    高精度的测量:夸克和反夸克组成的π介子,衰变为两个光子!

    量子色动力学(QCD),夸克和胶子理论,使用手征对称性破缺的机制(所谓的手征反常)预测了这种衰变和相关的寿命。然后,将寿命测量到高精度,为旨在改进这一原始预测的理论提供了一个基准,测量这个寿命的不确定度,是之前最精确结果的一半。实测值与原量子色动力学预测值基本一致,与其他理论方法的一致性较差。量子涨落对轴对称性的明显破坏,导致了所谓的轴反常。这一现象是中性π介子π0衰变为双光子(γγ)的唯一原因,导致其寿命异常短。

    高精度的测量:夸克和反夸克组成的π介子,衰变为两个光子!

    研究精确测量了衰变宽度Γ的π0→γγ过程,在碳-12和硅-28两个靶上测量了前角π0产生的微分截面,得到Γ(π0→γγ=7.798±0.056(STAT.)±0.109(SYST.)。EV哪里有数据,表示统计的不确定性和系统性。研究将此实验结果与之前的实验结果相结合,得出加权平均值Γ(π(0→γγ)=7.802±0.052(统计)±0.105(系统)。最终结果的总不确定度为1.50%,证实了基于量子色动力学手征反常的预测。

    高精度的测量:夸克和反夸克组成的π介子,衰变为两个光子!

    博科园|Copyright Science X Network/Bob Yirka/Phys

    研究发表期刊《科学》

    博科园|科学、科技、科研、科普

    关注【博科园】看更多大美宇宙科学

  • 0
  • 0
  • 0
  • 2.2k
  • 请登录之后再进行评论

    登录
  • 实时动态
  • 做任务
  • 偏好设置
  • 返回顶部
  • 单栏布局 侧栏位置:
    高精度的测量:夸克和反夸克组成的π介子,衰变为两个光子!-海报-博科园
    海报正在生成中,请稍等...
    关闭窗口
    下载海报