陽子は、原子核を構成する亜原子粒子の 1 つです。陽子は小さいですが、クォークと呼ばれるさらに小さな素粒子で構成されており、アップ、ダウン、チャーム、奇妙、真実、美しいなど、多くの種類や種類があります。
陽子は通常、2 つのアップ クォークと 1 つのダウン クォークで構成されていると考えられています。しかし、新しい研究は、物事がはるかに複雑になる可能性があることを示しています.
陽子には、質量が陽子自体の質量を超える素粒子であるチャーム クォークも含まれる場合があります。さらに奇妙なことに、陽子がチャームド・クォークを含む場合でも、重い粒子はまだ陽子の約半分の質量を持っています。
発見全体は、量子物理学の確率論的世界に帰着します。チャームドクォークは重いですが、陽子で発生する確率は非常に小さいため、質量が大きいことと確率が低いことは基本的に相殺されます。
つまり、たとえチャームドクォークが存在したとしても、チャームドクォークの総質量は陽子に吸収されません。
陽子は、すべての物質を構成する原子の構造の中心にありますが、非常に複雑でもあります。
物理学者は、陽子の基本的な構造を本当に知りません。量子物理学は、既知のアップ クォークとダウン クォークに加えて、他のクォークが時々陽子に変わる可能性があると考えている、とミラノ大学の物理学者でジャーナル Nature に掲載された新しい論文の著者であるステファノ フォルテは言う。
クォークには6種類あります。そのうちの 3 つは陽子よりも重く、3 つは陽子よりも軽いです。チャームド クォークは重いグループの中で最も軽いため、研究者は、陽子がそれ自体より重いクォークを含むことができるかどうかを確認するために、それから始めたいと考えました。彼らは、35 年間の粒子衝突データに新しいアプローチを適用することで、これを実現しました。
亜原子粒子と素粒子の構造を知るために、研究者はジュネーブ近郊にある世界最大の加速器である大型ハドロン衝突型加速器などの粒子加速器で信じられないほどの速度で粒子を互いに衝突させます。
NNPDF 共同研究の科学者は、1980 年代からこの粒子破壊データを収集してきました。衝突の痕跡を見ることで、物理学者は粒子の初期状態を再構築できます。
新しい研究では、科学者はこのすべての衝突データを、構造がどのように見えるかについての先入観なしにパターンを探すように設計された機械学習アルゴリズムに与えました。
アルゴリズムは、可能な構造とそれらが実際に存在する確率を返しました。
この研究により、チャームド・クォークを発見するわずかではあるが無視できない可能性が明らかになった、と科学者たちは言う。証拠のレベルは、研究者が陽子のチャームドクォークの否定できない発見を発表するほど高くはなかったが、結果はそれがそこに存在する可能性があるという最初の確固たる証拠である.
Stefano Forte によると、新しい素粒子を発見するために、物理学者は理論が示唆するものと実際に観測されたものとの間の微妙な違いを見つける必要があるため、陽子の構造は重要です。これには、素粒子構造の非常に正確な測定が必要です。
今のところ、物理学者は、陽子内部のとらえどころのない魅力に関するさらに多くのデータを必要としています。将来の実験がこれに役立つかもしれません。
この研究は、Nature 誌に掲載されました。
2022-08-22 16:02:41
著者: Vitalii Babkin