夸克研究打破理论,实验之间的僵局


科学家已经解决了20年来在粒子物理使用数据从一个完全不同的目的进行的实验数据的谜题。物理学家早就知道,有关他们的理解如何一些夸克如何相互作用的β衰变的粒子,放射性的常见形式。三十多年来进行的几十次实验都是错误的,或者科学家的理论是错误的。现在,在四篇论文中,科学家们已经证明这些理论是正确的。 芝加哥大学:
夸克研究打破理论之间的logjam实验

芝加哥大学的科学家已经用一个完全不同的目的的实验数据解决了20年来在粒子物理学中的困惑。

物理学家很久以前就知道,某些夸克在粒子的放射性衰变中是如何相互作用的,这是放射性的一种常见形式。三十多年来进行的几十次实验都是错误的,或者科学家的理论是错误的。现在,在芝加哥大学的四篇论文中,科学家已经证明这些理论是正确的。芝加哥大学物理学副教授Edward Blucher说:“我们的结果与理论预测相一致。芝加哥大学的Blucher和Richard Kessler以及最近从芝加哥搬到德国粒子物理实验室DESY的Sasha Glazov撰写了三篇论文,这三篇论文是由他们的55位Kaons研究员在Tevatron合作中签署的在费米国家加速器实验室。这些论文已被接受发表在“物理评论D”和“物理评论快报”上。 Blucher和他的同事们根据他们在费米国家加速器实验室1997年在实验中收集的数据得出的结论。“我们的测量结果比以前所有测量结果的平均值要精确得多。

Fermilab实验的目的是寻找一种称为CP违规的现象,这个过程会导致自然产生比反物质更多的物质。这个团队由芝加哥大学物理学教授Samuel K. Allison杰出服务教授布鲁斯·温斯坦(Bruce Winstein)领导,他于1999年宣布对一种新型违法违规行为进行明确的观察。在此之前,他于1964年获得了1980年诺贝尔物理学奖获得者James Cronin和Val Fitch的一次实验。

但事实证明,CP侵犯实验的设计直接有利于这一新的研究重点。芝加哥大学物理系名誉教授克罗宁(Cronin)说:“这是一个非常有意义的活动,它反映了埃德布鲁克和他的同事们创造这些数据的巨大关怀。 “一切都完美地融合在了一起”。

同时,温斯坦把布鲁歇,凯斯勒和格拉佐夫的作品称为“相当大胆的一套论文”。 “这三个人只是坚持下去,并坚持试图理解每一个小小的影响。他们所做的是我感到自豪的,“温斯坦说。

该项目重新强调了科学家对弱自然力量四大基本力量之一 - 弱核力的理解。它控制放射性β粒子的排放,是太阳能的力量。

在以前的实验中,物理学家们测量了夸克如何与下夸克和奇异夸克相耦合。

在精确的粒子物理会计系统中,这些夸克相互耦合的方式应该加起来一个。布卢歇说:“当你把这些数字加起来的时候,你就没有达到理论上的预期。

去年布鲁克海文国家实验室的实验865成为第一个提出的建议。布鲁克海文的数据基于带电荷的研究,与以前的实验相冲突。 “现在我们已经做了类似的,更完整的测量中性凯恩,发现了类似的转变,”布吕歇尔说。

奇怪的夸克是其中的一个组成部分 在Fermilab实验中产生的中性kaon粒子。

因此,布吕歇尔的研究小组能够研究一个关键的问题 - 通过观察一种形式如何衰变到另一种形式,夸克如何与奇怪的夸克结合起来。

这个团队的工作首次标志着所有相关的测量工作都在一个现代的统计严谨的实验中完成。测量表明,奇异夸克与夸克的耦合强度比以前的实验所确定的要高3%。

新的结果大约是以前的实验的两倍,部分原因是严格的计算机模拟团队成​​员放在一起测试其粒子探测器的性能。布鲁歇说:“我们已经能够利用我们多年来所做的所有工作来纠正模拟探测器的所有小缺陷。

在他们的研究过程中,布吕赫和他的同事们发现他们测量所依赖的理论成分之一是不完整的。他们把问题交给了芝加哥物理学教授乔纳森·罗斯纳(Jonathan Rosner)。不久,他的一个研究生特洛伊·安德烈(Troy Andre)开始进行布鲁彻(Blucher)所需的计算,以增强他的测量的有效性。

安德烈的论文将在“物理评论D”上发表。这篇论文和其他三篇论文在粒子物理世界里的合并是相当大的变化。布卢赫说:“我不记得在过去10到20年里,那些经过长时间测量和理解的数量已经发生了这么大的变化。