Эксперимент CEBAF начинает приоткрывать завесу тайны универсального «клея», скрепляющего всю материю во Вселенной

 |  | 26 мaя 2017 | Нoвoсти нaуки и тexники
Экспeримeнт CEBAF нaчинaeт приoткрывaть зaвeсу тaйны унивeрсaльнoгo «клeя», скрeпляющeгo всю мaтeрию вo Всeлeннoй

Нe тaк дaвнo нaчaл рaбoтaть мoдeрнизирoвaнный ускoритeль чaстиц Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF), кoтoрый нaxoдится в Лaбoрaтoрии имeни Тoмaсa Джeффeрсoнa aмeрикaнскoгo Министeрствa энeргeтики. И, нeсмoтря нa тo, чтo этoт ускoритeль eщe нe рaбoтaeт нa пoлную мoщнoсть, пoлучeнныe нa нeм пeрвыe рeзультaты привeли к дoстaтoчнo вaжным oткрытиям, кaсaющимся исслeдoвaний внутрeннeй квaркoвoй структуры субaтoмныx чaстиц. В этиx oткрытияx тaкжe сoдeржaтся нeкoтoрыe нaмeки нa сущeствoвaниe нoвoй фoрмы мaтeрии, с кoтoрoй учeным дoвeлoсь стoлкнуться пeрвый рaз зa всю истoрию нaуки.

Мoдeрнизaция ускoритeля CEBAF, нa кoтoрую былo потрачено 338 миллионов долларов, должна поднять энергию разгоняемых им частиц до 12 ГэВ. Процесс модернизации полностью закончится к осени этого года, после чего ускоритель заработает на своей полной мощности.

Основным экспериментом, проводимым при помощи ускорителя CEBAF, является эксперимент Gluonic Excitations Experiment (GlueX), в ходе которого уже сейчас производятся исследования сил сильных ядерных взаимодействий, за счет которых кварки удерживаются вместе, формируя субатомные частицы, из которых, в свою очередь, состоит вся материя. И это производится при помощи поисков частиц, называемых гибридными мезонами. Гибридные мезоны состоят из тех же самых частиц, что и обычные протоны и нейтроны. Но в отличие от обычных мезонов, которые уже изученные более-менее хорошо, силы сильных взаимодействий внутри гибридных мезонов ведут себя несколько по-иному.

Получение и изучение гибридных мезонов, которые и являются упомянутой выше новой формой материи, позволит физикам изучить частицы, свойства которых определяются заключенными в них сильными глюонными полями. Кроме этого, в исследованиях гибридных мезонов ученые надеются найти ответ на вопрос, почему кварки любого типа никогда не существуют поодиночке.

Первые результаты были получены в ходе двухнедельного периода работы ускорителя CEBAF. В ходе экспериментов ученым удалось получить два вида мезонов, получивших названия «нейтральный пион» и «эта». Механизм возникновения таких частиц был изучен тщательным образом, и он дал ученым массу новой «пищи для размышлений».

Эксперимент заключается в том, что луч электронов с энергией 12 ГэВ преобразовывается в луч фотонов с энергией 9 ГэВ. Эти фотоны поражают мишень из жидкого водорода, и в результате воздействия фотонов с протонами иногда происходит обмен энергией, в результате чего рождается новая частица — мезон. «Пока мы смогли «выгнать» лишь несколько типов самых простых мезонов» — пишут исследователи, — «Но и это дало нам массу новой информации, касающейся сил сильных ядерных взаимодействий. После завершения процесса модернизации ускорителя мы будем использовать точно такой же метод для получения и изучения более сложных экзотических частиц, с некоторыми из которых нам, вероятно, еще не доводилось сталкиваться ранее».

Следующими шагами, которые намерены предпринять ученые, станет дальнейший анализ имеющихся данных и подготовка к полноценному запуску ускорителя CEBAF. «Мы уверены, что нам уже удалось произвести на свет гибридные мезоны, однако в нашем распоряжении пока имеется слишком мало данных для того, чтобы начать их поиски. Сейчас мы делаем все возможное для того, чтобы удостовериться, что все оборудование и датчики эксперимента работают должным образом и не подведут нас, когда дело коснется проведения основного эксперимента. А этот эксперимент может принести столь неожиданные результаты, которые станут способны потрясти всю область современной физики и все, что с ней связано».

Помимо основных исследований на ускорителе CEBAF будет проведен ряд дополнительных исследований, целью которых является получение первых снимков трехмерной структуры нейтронов и протонов, изучение динамики движения глюонов и кварков в ядрах атомов и некоторые другие эксперименты, связанные с фундаментальными свойствами материи и ее строением.

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Обсуждение закрыто.