Модификация кварк-глюонного распределения в ядрах с помощью коррелированных пар нуклонов

До сих пор существовало два параллельных описания атомных ядер: одно на основе протонов и нейтронов, которые мы можем видеть при низких энергиях, а другое, для высоких энергий, на основе кварков и глюонов. В дан6ной работе физикам удалось вывести эти два до сих пор разделенных мира вместе. Этот давний тупик был преодолен только сейчас в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters. Ее основными авторами являются ученые международной коллаборации nCTEQ по кварк-глюонным распределениям, в том числе из Института ядерной физики Польской академии наук (IFJ PAN) в Кракове. Результаты столкновений атомных ядер с электронами достаточно хорошо воспроизводятся с использованием моделей, предполагающих существование только нуклонов для описания низкоэнергетических столкновений и только партонов для высокоэнергетических столкновений. Однако до сих пор эти два описания не удалось объединить в целостную картину. В своей работе физики из IFJ PAN использовали данные о столкновениях высоких энергий, в том числе собранные на ускорителе БАК в лаборатории ЦЕРН в Женеве. Основная цель заключалась в изучении партонной структуры атомных ядер при высоких энергиях, которая в настоящее время описывается партонными функциями распределения. Новый подход позволил учёным определить для 18 исследованных атомных ядер функции распределения партонов в атомных ядрах, распределения партонов в коррелированных парах нуклонов и даже количество таких коррелированных пар. Результаты подтвердили наблюдение, известное из экспериментов с низкими энергиями, о том, что большинство коррелирующих пар представляют собой пары протон-нейтрон (этот результат особенно интересен для тяжелых ядер, например, золота или свинца).

Лабораторная реализация релятивистских пучков парной плазмы

Плазма широко распространена в условиях глубокого космоса, ее производство в лабораторных условиях — сложная задача. Впервые, международная группа ученых, в том числе исследователи из Лаборатории лазерной энергетики (LLE) Рочестерского университета, экспериментально сгенерировала релятивистские электрон-позитронные парные плазменные пучки высокой плотности, производя на два-три порядка величины больше пар, чем сообщалось ранее. Выводы команды опубликованы в журнале Nature Communications. Этот прорыв открывает двери для последующих экспериментов, которые могут привести к фундаментальным открытиям о том, как работает Вселенная.

Точный тест универсальности лептонного аромата в распадах W-бозона на мюоны и электроны в pp-столкновениях

Коллаборация ATLAS представила результат своего последнего испытания ключевого принципа Стандартной модели физики элементарных частиц, известного как универсальность лептонного аромата. Точность результата является лучшей, когда-либо достигнутой в одном эксперименте по распаду W-бозона, и превосходит текущие экспериментальные средние значения. Ранее ATLAS сообщила о наиболее точном в мире измерении отношения скорости распада W-бозона на тау-лептон к скорости его распада на мюон, продемонстрировав, что события столкновения, в которых пара образование топ-кварков обеспечивает обильный и чистый образец W-бозонов. В новом эксперименте соотношение скорости распада W-бозона в мюон и скорости его распада в электрон находится в пределах примерно 0,6% от единицы, что соответствует равным скоростям.

Определение сигма-члена странности протона со статистической значимостью

Экспериментаторы предположили, что влияние тяжелых кварков на массу протона может быть больше, чем предполагалось. Установив связь между энергией квантовой аномалии протонов и полным сигма-членом (включая вклады легких и тяжелых кварков в массу протона), учёные извлекли сигма-член из экспериментальных данных с векторным мезоном. Обнаружен больший (чем ожидалось) сигма-член тяжелых кварков, примерно 337 МэВ (дипольное соответствие) и 455 МэВ (экспоненциальное соответствие), что составляет 36–48% от общей массы протона (938 МэВ). Статистическая значимость ненулевого значения (экспоненциальное соответствие) достигает примерно семи стандартных отклонений (что соответствует вероятности 99,999999999744%). Результаты были опубликованы в журнале Physical Review D 27 февраля.

Впервые показана картина распределения сильного взаимодействия внутри протона

Впервые показана картина распределения сильного взаимодействия внутри протона. Подробно показано напряжение сдвига, которое сила может оказывать на кварковые частицы, составляющие протон. Результат был недавно опубликован в журнале Reviews of Modern Physics. В эксперименте к протону была приложена сила, намного превышающая четыре тонны, необходимые для выдергивания пары кварк/антикварк, с помощью высокоэнергетического электронного луча, взаимодействующего с протоном в мишени из сжиженного газообразного водорода. Подтверждено, что любое безмассовое поле со спином 2 порождает силу, неотличимую от гравитации, потому что безмассовое поле со спином 2 связано с тензором энергии-импульса таким же образом, как гравитационные взаимодействия. Таким образом установлена связь между измерением глубоко виртуального комптоновского рассеяния и гравитационным форм-фактором.

Не все струи в кварк-глюонной плазме излучают одинаково

В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review C, учёные измерили потери энергии струй с узкими и широкими структурами в КГП (кварк-глюонная плазма). Результаты впервые подтверждают, что плазма обрабатывает каждый зубец джета независимо только тогда, когда зубцы разделены критическим углом, достаточно большим для того, чтобы КГП могла взаимодействовать со струями как независимыми объектами. Впервые исследователи измерили потерю энергии, которую испытывают струи, пересекающие КГП, в зависимости от ее подструктуры, используя данные о столкновениях, собранные ATLAS, крупнейшим экспериментом по детектору частиц общего назначения на Большом адронном коллайдере.

Первое наблюдение двухзарядного тетракварка и его нейтрального партнера

Были проанализировали данные первых двух экспериментальных запусков БАКа. Они охватывали период двух лет, с 2011 по 2018 год. Эксперимент LHCb связан с исторической основной темой исследований, которая была сосредоточена на b-кварках и их продуктах. Пара тетракварков, о которых сообщается в статье, наблюдалась благодаря методу, называемому амплитудным анализом. Этот подход отвечает за квантовое поведении частиц и их способности интерферировать друг с другом.

Расчет показывает, почему тяжелые кварки захватываются потоком

Используя одни из самых мощных в мире суперкомпьютеров, группа теоретиков добилась значительного прогресса в области ядерной физики — расчета «коэффициента диффузии тяжелых кварков». Это число описывает, как быстро расплавленный суп из кварков и глюонов — строительных блоков протонов и нейтронов, высвобождающихся при столкновениях ядер на мощных коллайдерах частиц, — передает свой импульс тяжелым кваркам. Ответ, оказывается, очень быстрый. Как описано в статье, только что опубликованной в Physical Review Letters, передача импульса от «освободившихся» кварков и глюонов более тяжелым кваркам происходит на пределе того, что допускает квантовая механика. Эти кварки и глюоны так сильно взаимодействуют с более тяжелыми кварками на коротком расстоянии, что они тянут «валуноподобные» частицы вместе со своим потоком.

Трио частиц — пара топ-антитоп-кварк и W-бозон — после протон-протонных столкновений возникают чаще, чем ожидалось

Эксперимент ATLAS подтвердил, что трио частиц — пара топ-антитоп-кварк и W-бозон — возникает чаще, чем ожидалось, после протон-протонных столкновений внутри Большого адронного коллайдера (БАК). Процесс, который создает эти три частицы после удара, довольно редок: только одно из каждых 50 000 столкновений на БАК производит трио, известное как ttW. После появления топ-кварки и W-бозоны недолговечны и распадаются почти сразу, поэтому команда идентифицировала события ttW на основе электронов и мюонов, на которые они распадаются.

Нуклоны в столкновениях тяжелых ионов вдвое меньше, чем ожидалось ранее

Новый анализ впервые включает экспериментально измеренную скорость реакции столкновений свинец-свинец. Анализ показал, что, если не учитывать измерение поперечного сечения, предпочтительны размеры нуклонов около 1 фм. Однако, когда учитывается поперечное сечение, это предпочтительное значение уменьшается примерно до 0,6 фм. Выводы опубликованы в журнале Physical Review Letters.