质子是什么图示,质子由什么构成

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-02-11 03:14:04

欧洲核子研究中心(CERN)和美国能源部费米国家加速器实验室(DOE’s Fermi National Accelerator Laboratory)的测量结果一直显示:下反夸克比上反夸克要多。德拉森伯格说:由于这两种味的丰富程度存在着一种不对称,所以我们认为它们在自旋中的作用可能也令人感到惊讶。事实上,RHIC的早期结果表明,这两种口味对自旋的影响可能存在差异,这鼓励了STAR团队做更多的实验。

实现自旋

这一结果代表了20年相对论重离子对撞机(RHIC)旋转计划的数据积累。这是在RHIC之初启动旋转计划两个最初支柱之一的最终结果。在所有这些实验中,STAR分析了RHIC中极化质子碰撞的结果——相对论重离子对撞机(RHIC)的两束质子整体自旋方向以特定方式排列。寻找当一个极化质子束的自旋方向被翻转时产生特定粒子数量上的差异,可以用来跟踪各种组分的自旋排列——因此它们对整个质子自旋的贡献。对于夸克海的测量,恒星物理学家计算了电子和正电子——电子的反物质版本,它们在任何方面都是一样的,只是带的是正电荷而不是负电荷。

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(图示)这个模型显示了在这个结果中使用的主要探测器组件。从W-玻色子衰变(或从W 衰变)来的正电子通过时间投影室(TPC)被跟踪到磁场中。磁场导致负粒子和正粒子以相反的方式弯曲,从而使科学家们能够分辨出哪一种是正粒子,哪一种是负粒子。桶形电磁量热计(BEMC)测量垂直于碰撞光束碰撞产生的粒子能量,而电磁端盖量热计(EEMC)则测量正向碰撞产生的粒子能量。这张图显示了一个模拟电子轨迹(红色),指向BEMC中一个大的局域能量沉积(也是红色)。图片:T. Sakuma

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电子和正电子来自于被称为W玻色子的粒子的衰变,W玻色子也有正负两种,这取决于它们是否含有上反夸克或下反夸克。当对撞质子的自旋方向翻转时所产生的电子数差异表明W-产生的差异,并作为测量上反夸克自旋排列的一个标准。同样,正电子差异来自于W 产量的差异,并充当了测量下反夸克自旋贡献的替代角色。

新探测器,提高了精度

最新数据包括恒星端盖热量计捕捉到的信号,它能从每次碰撞中捕捉到沿光束前后移动的粒子。随着这些新数据与垂直于碰撞带出现的粒子数据相结合,科学家们缩小了结果中的不确定性。这些数据首次明确表明:上反夸克自旋对整个质子自旋的贡献要大于下反夸克自旋。中国山东大学徐庆华(音译)说:这种科学家们所称为‘味(夸克)不对称’本身就令人惊讶,但考虑到下反夸克的数量比上反夸克数量还要多,这就更令人惊讶了。正如希克特曼所指出的:如果你回到最初的质子自旋之谜,在那里我们知道夸克和反夸克自旋之和只占质子自旋的一小部分

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(图示)极化质子(从左进入光束)和非极化质子(右)的碰撞产生W玻色子(在本例中为W-)。RHIC探测器识别出W玻色子衰变时释放的粒子(在这种情况下是电子,e-)以及它们出现的角度。彩色箭头代表了不同的可能方向,用来探测不同夸克。一个上反夸克(u)和一个下夸克(d)——促成了质子的自旋。图片:Brookhaven National Laboratory

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