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在加速器中产生的粒子的最长寿命是多少?或者等价地说,探测器需要多大的尺寸?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-10-07 08:48:39

加速器的诀窍不是长寿命粒子,而是短寿命粒子。具有讽刺意味的是,要确定非常短命和奇异的粒子正在发生什么,需要非常大和非常精确的探测器!

一般来说,长寿命粒子的性质和行为是很容易理解的,研究的重点是极短寿命粒子和短寿命能量状态的微妙和困难的性质。其中大多数都是短暂的,我们根本不能直接看到它们,只能看到它们的后遗症和腐烂产物。

这是爱丽丝的碰撞,显示了被认为是Υ0粒子的衰变在碰撞过程中两个相对铅离子。

在加速器中产生的粒子的最长寿命是多少?或者等价地说,探测器需要多大的尺寸?

红色跟踪新兴顶部和底部的主要衰变产物Υ0粒子(μ介子),但追溯和确定发生了什么,当这些生产需要考虑所有这些橙色和蓝色酒吧,这显示参与制造的许多其他粒子的能量。还有其他事情!

通过仔细地测量所有这些,我们可以回溯到在碰撞强度中被推测为夸克-胶子等离子体的原始粒子上发生了什么。没有感兴趣的事件维持足够长的时间,直接检测(Υ0的正常寿命估计为1.2×10−20年代,所以即使它不是埋在中间的混乱的碰撞(这是关键),它将衰变后旅行很短的距离(天真计算忽略时间膨胀会给周围4×10−12 m = 0。大约是一个氢原子宽度的三分之一)。好运构建一个探测器的规模。

因此,我们测量了这次碰撞中所有向外扩散的碎片,然后再回去研究到底发生了什么。它是间接的,但它是一个很容易理解的过程,而且物理学家也很擅长这个过程。但要做所有这些重建,我们需要区分图片中所有凌乱的东西,这意味着要有足够的空间让物体分离,有足够的时间让喷涌的粒子储存它们的能量,并给出足够精确的轨迹,让我们有信心地逆向工作。

为了达到这个目的,探测器必须很大,而不是很小。

在加速器中产生的粒子的最长寿命是多少?或者等价地说,探测器需要多大的尺寸?

ALICE探测器。注意人物的比例。这实际上是大型强子对撞机主要实验装置中较小的探测器之一。这是阿特拉斯探测器(你只能勉强辨认出其中的人物):

在加速器中产生的粒子的最长寿命是多少?或者等价地说,探测器需要多大的尺寸?

这是经过许多许多探测和分析的最终结果:



蓝色的点线显示某些Υ衰减的频率的事件如果没有夸克-胶子等离子体影响粒子。红色实线表示实际观察到的。的差异表明,更高的激发态Υ粒子分解的夸克-胶子等离子体,不正常的方式衰变。这是夸克胶子等离子体存在的有力证据,并开始为我们提供关于物质新状态的信息。
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