當前位置:首頁>科技>Λ粒子:宇宙中的稀有客人,高能物理中的新發現
發布時間:2025-10-26閱讀(7)
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你知道什么是Λ粒子嗎?它是一種由一個上夸克、一個下夸克和一個奇夸克組成的奇異重子,也就是一種帶有奇異性的粒子。它的質量比質子和中子都要大,而且它會很快地衰變成其他粒子,所以Λ粒子在宇宙中很少見。但是在高能物理實驗中,我們可以用電子束轟擊原子核,產生一些Λ粒子,并觀察它們的性質。 最近,美國杰斐遜實驗室的CLAS合作組在《物理評論快報》上發表了一篇論文,報道了他們首次測量了Λ粒子在不同原子核(氘、碳、鐵和鉛)上的電生產率,也就是每個電子與原子核碰撞后產生的Λ粒子的個數。他們還測量了Λ粒子的橫向動量擴散,也就是Λ粒子相對于電子束方向的偏離程度。這些測量結果可以幫助我們理解Λ粒子在原子核介質中的傳播機制,以及原子核對Λ粒子的影響。
為了進行這項實驗,他們使用了杰斐遜實驗室的連續電子束加速器(CEBAF),將5.014 GeV的電子束打到不同的固體靶上。然后,他們用CLAS探測器來檢測碰撞后產生的各種粒子,包括Λ粒子。他們分析了半包含深度非彈性散射(SIDIS)事件,也就是電子與原子核碰撞后,只有一個帶電粒子(通常是一個π介子)被探測到,而其他粒子(包括Λ粒子)則不被探測到。這樣,他們可以根據能量和動量守恒定律,推斷出Λ粒子的能量和動量。 他們將測量結果按照兩個區域進行了分類:當前片段區(CFR)和靶片段區(TFR)。當前片段區指的是與入射電子方向相同的區域,也就是電生產率較高的區域;靶片段區指的是與入射電子方向相反的區域,也就是電生產率較低的區域。他們發現,在當前片段區,隨著Λ粒子占總能量分數z(也就是Λ粒子相對于碰撞前電子能量的比例)的增加,不同原子核上的Λ粒子多重率比(也就是不同原子核上每個碰撞事件產生的Λ粒子個數之比)呈現出明顯的抑制效應;而在靶片段區,則呈現出明顯的增強效應。這說明,在當前片段區,原子核對Λ粒子有較強的吸收作用;而在靶片段區,則有較強的增殖作用。
他們還發現,在兩個區域中,隨著z的增加,Λ粒子的橫向動量擴散也呈現出明顯的增加。這意味著Λ粒子在原子核介質中受到了很強的多次散射作用,導致它們的方向發生了改變。而且,他們發現Λ粒子的橫向動量擴散比輕介子(如π介子)的要大一個數量級。這表明Λ粒子在原子核介質中的傳播實體與輕介子不同,可能是由兩個夸克組成的二夸克態,而不是單個夸克。(www.Ws46.com) 為了解釋這些實驗結果,他們使用了一個基于玻爾茲曼-厄林-烏倫貝克(BUU)方程的運輸模型,該模型可以描述Λ粒子在原子核介質中的運動和相互作用。他們發現,該模型可以定性地描述Λ粒子多重率比和橫向動量擴散的趨勢,特別是對于多重率比,該模型給出了與實驗一致的結果。這說明該模型能夠有效地捕捉到Λ粒子在原子核介質中的物理過程。 這項實驗是首次測量了Λ粒子在不同原子核上的電生產率和橫向動量擴散,為研究奇異重子在原子核介質中的性質提供了新的視角。這些結果也為探索核子結構以及奇異重子結構提供了新的信息。未來,更高能量和更高精度的實驗將有助于揭示更多關于Λ粒子和其他奇異重子的奧秘。 |
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