Nötron yıldızlarının kalbinde yer alabilecek parçacık etkileşimlerine dair yeni bilgiler

Nötron yıldızlarının kalbinde yer alabilecek parçacık etkileşimlerine dair yeni bilgiler

ALICE dedektörü. Kredi bilgileri: CERN

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki (LHC) uluslararası ALICE işbirliği, nötron yıldızlarının çekirdeklerinde var olabilecek bir hipernükleusun iki özelliğinin bugüne kadarki en kesin ölçümlerini yayınladı.

Atom çekirdeği ve onların antinüklei olarak bilinen antimadde karşılıkları, LHC’de ağır iyonlar veya protonlar arasındaki yüksek enerjili çarpışmalarda sıklıkla üretilir. Daha az sıklıkta ama yine de düzenli olarak hipernükleus adı verilen kararsız çekirdekler de oluşur. Sadece protonları ve nötronları (yani nükleonları) kapsayan normal çekirdeklerin aksine, hipernükleuslar aynı zamanda hiperonlardan, yani garip tipte kuarklar içeren kararsız parçacıklardan oluşur.

Kozmik ışınlarda ilk kez gözlenmelerinden bu yana neredeyse 70 yıl sonra, hipernükleuslar, doğal dünyada nadiren üretildikleri ve geleneksel olarak yapılıp düşük enerjili nükleer fizik deneylerinde çalışılmış olmalarına rağmen, fizikçileri büyülemeye devam ediyor. özellikleri.

LHC’de, ağır iyon çarpışmalarında önemli miktarlarda hiperçekirdekler oluşturulur, ancak çarpıştırıcıda şimdiye kadar gözlemlenen tek hipernükleus, en hafif hipernükleus, bir proton, bir nötron ve bir Lambda’dan oluşan hipertritondur. garip bir kuark.

ALICE ekibi yeni çalışmalarında, ikinci çalışması sırasında LHC’de meydana gelen kurşun-kurşun çarpışmalarında üretilen yaklaşık bin hipertriton örneğini inceledi. Bu çarpışmalarda bir kez oluştuktan sonra, hipertritonlar, ALICE dedektörlerinin yakalayıp tanımlayabileceği bir helyum-3 çekirdeği ve yüklü bir pion olmak üzere iki parçacığa bozunmadan önce ALICE deneyinin içinde birkaç santimetre uçar. ALICE ekibi, bu yavru parçacıkları ve dedektörlerde bıraktıkları izleri araştırdı.

ALICE, hipermadde özelliklerini tespit ediyor

ALICE’ın yeni ölçümü (kırmızı) dahil olmak üzere zaman içinde farklı tekniklerle gerçekleştirilen hipertriton ömrü ölçümleri. Yatay çizgiler ve kutular sırasıyla istatistiksel ve sistematik belirsizlikleri gösterir. Kesikli noktalı çizgiler, farklı teorik tahminleri temsil eder. Kredi: ALICE işbirliği

ALICE araştırmacıları, bu “garip” çekirdekler için mevcut en büyüklerden biri olan bu hipertriton örneğini analiz ederek, hipertriton’un iki özelliğinin henüz en kesin ölçümlerini elde edebildiler: ömrü (çürümesi ne kadar sürer) ve hiperonu Lambda’yı geri kalan bileşenlerden ayırmak için gereken enerji.

Bu iki özellik, bu hipernükleusun iç yapısını ve sonuç olarak nükleonları ve hiperonları birbirine bağlayan güçlü kuvvetin doğasını anlamak için esastır. Bu kuvvetin incelenmesi yalnızca kendi başına ilginç olmakla kalmaz, aynı zamanda nötron yıldızlarının iç çekirdeklerinde meydana gelebilecek parçacık etkileşimleri hakkında da değerli bilgiler sağlayabilir. Çok yoğun olan bu çekirdeklerin, tamamen nükleonik madde yerine hiperonların yaratılmasını desteklediği tahmin edilmektedir.

Yeni ALICE ölçümleri, hipertriton hiperonu ile iki nükleon arasındaki etkileşimin son derece zayıf olduğunu gösteriyor: Lambda ayırma enerjisi, tıbbi görüntülemede kullanılan X-ışınlarının enerjisine benzer şekilde sadece birkaç on kiloelektronvolttur ve hipertriton’un ömrü ücretsiz Lambda ile uyumludur.

Buna ek olarak, madde ve antimadde LHC’de neredeyse eşit miktarlarda üretildiğinden, ALICE işbirliği ayrıca antihipertritonları incelemeyi ve yaşam sürelerini belirlemeyi başardı. Ekip, ölçümlerin deneysel belirsizliği içinde, antihipertriton ve hipertritonun aynı ömre sahip olduğunu buldu. İki yaşam arasında küçük bir fark bile bulmak, doğanın temel bir simetrisinin, CPT simetrisinin kırılmasının sinyalini verebilir.

Bu Temmuz ayında ciddi bir şekilde başlayan LHC’nin üçüncü çalışmasından elde edilen verilerle ALICE, yalnızca hipertritonun özelliklerini daha fazla araştırmakla kalmayacak, aynı zamanda çalışmalarını daha ağır hipernükleleri içerecek şekilde genişletecek.


Işık çekirdeğinin iki garip kuark olmasına rağmen kararlı olduğu tahmin ediliyor


Daha fazla bilgi:
ALICE İşbirliği, Ömür ve Λ ayırma enerjisinin ölçümü 3ΛH.arXiv:2209.07360v1 [nucl-ex]arxiv.org/abs/2209.07360

Alıntı: Nötron yıldızlarının (2022, 21 Eylül) kalbinde gerçekleşebilecek parçacık etkileşimlerine dair yeni bilgiler, 22 Eylül 2022’de https://phys.org/news/2022-09-insight-particle-interactions-hearts- adresinden alındı. nötron.html

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.