这听起来像是一个独特不幸的物理谜题着手:“我是一个实践上不是粒子的粒子,我在还没被发掘以前就消逝了,但却被望见了”。我打断了你对物理学的懂得,但没有彻底变换你的学问,求教我是谁?(看完这句是不是很迷?不急,待“博科园”为你慢漫道来)它是一种奇怪的粒子,比它的名字所示意的愈加奇怪,并且它或者在大型强子对撞机上被探测到。大型强子对撞机是方今全国上最雄壮的粒子加快器,粒子以逼近光速的速率绕着瑞士日内瓦临近一个17英里(27千米)长的环飞奔。
博科园-科学科普:首先,“odderon”并不是真实的粒子,咱们以是为的粒子常常是独特不乱的:电子、质子、夸克、中微子等。你也许把它们拿在手里,随身带领,比方你的手真即是由它们构成,你的手不会很快消逝在稀疏的空气中,以是咱们也许安心肠假定基础粒子是长远存在的。
再有一些粒子不会陆续很永劫间,但依然被称为粒子。虽然它们的寿命很短,但它们依然是粒子。它们是自在、自力的,也许自力存在,不受任何互相影响的影响——这即是实在粒子的特点。
尔后是所谓的准粒子,它只比非粒子高一步,准粒子并不完满是粒子,但也不完满是凭空的,可是…太繁杂了。就像,字面上的繁杂。独特是,粒子在超高速下的互相影响变得繁杂。当两个质子以逼近光速互相撞击时,就不像两个台球撞在一同。这更像是两团水母互相摇动着,它们的内脏翻了个底朝天,通盘的东西都从头胪列好了,尔后在它们出来的功夫变为水母。在通盘这些繁杂的混乱中,偶尔会呈现奇异的情势。轻微粒子在眨眼间就会呈现或消逝,随之而来的是另一个电光石火的粒子。偶尔这些“闪烁”的粒子呈如今一个特定序列或情势。
偶尔乃至根底不是粒子的闪烁,而只是是碰撞混杂物中的震荡——声明存在瞬态粒子的震荡。恰是在这边,物理学家们面对着数学困难,他们要末试图周全形容致使这些泡状图案的通盘繁杂混乱,要末假充(纯真是为了便利)这些图案自身即是“粒子”,但具备一些奇异的性质,比方负品质和自旋随光阴而变动。物理学家取舍后者,准粒子就云云出生了。准粒子是在高能粒子碰撞历程中呈现片刻的、冒泡的情势或能量涟漪。但由于需求大批的跑腿劳动才气从数学上彻底形容这类情状,物理学家们走了一些捷径,假充这些情势是他们自身的粒子。
云云做可是为了让数学更简单处置。以是准粒子就像粒子相同被应付,虽然它们确定不是。这就像假充你叔叔的笑话很乐趣,纯真为了便利起见,假充很乐趣。于20世纪70岁月猜测一种非常准粒子被称为odderon,人们以为,当奇夸克(构成物资的轻微粒子)在质子和反质子碰撞历程中片刻地闪进闪出时,就会呈现这类形势。假如在这个碰撞场景中呈现了奇偶体,那末粒子与它们自身和它们的反粒子之间碰撞的横截面(物理学术语,指一个粒子与另一个粒子碰撞的简单水平)将会有渺小区别。
比方,假如把一堆质子撞在一同,也许祈望出互相影响的横截面。尔后,也许在质子-反质子碰撞中反复。在一个没有奇夸克的全国里,这两个横截面该当是雷同的。不过,奇偶子变换了这类情状——这些咱们称为奇偶子的简练情势在粒子-粒子碰撞中比反粒子-反粒子碰撞中体现得更有益,而反粒子-反粒子碰撞会略微变换横截面。
题目是,这类差别被猜测为独特独特小,以是你需求大批的事情,或碰撞,才气宣称发掘。如今,假如咱们有一个庞大的粒子对撞机,它能有规律地把质子和反质子撞在一同,并且以如斯高的能量,如斯频频地撞击,就可以获得牢固的统计数据。
在3月26日《arXiv》上颁发的一篇最新论文中,TOTEMCollaboration汇报了质子撞击其余质子和质子撞击反质子的横截面之间的显著差别。要解说这类差别,仅有的办法即是重现这个几十年前就存在的对于odderon观点。对于这些数据或者再有其余的解说(换句话说,其余情势的外来粒子),虽然看起来很奇异。是不是发掘了一些对于世界的奇怪事物?确定的,发掘了一个崭新的粒子吗?不,由于奇子是准粒子,而不是粒子自身。它还能辅助咱们冲破已知物理的边界吗?确定的。它是不是打垮了已知的物理学?不,由于在咱们方今的懂得中,猜测会存在奇夸克。你感慨这一起有点奇异吗?
博科园|文:PaulSutter/LiveScience
参考期刊《arXiv》
Cite:arXiv:.
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