Подавление образования странных кварков по сравнению с рождением верхних и нижних кварков в три раза ранее отмечалось в экспериментах при очень высоких энергиях, таких как Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе. Это первый раз, когда результат был подтвержден при создании одной пары, что свидетельствует об универсальном характере процесса создания кварковой пары.Одна из самых больших загадок структуры обычного вещества связана с силой, которая связывает мельчайшие частицы материи.
Сильная сила — одна из четырех фундаментальных сил, наряду с гравитацией, слабой силой и электромагнетизмом. Сильное взаимодействие связывает кварки, из которых состоят протоны и нейтроны внутри ядра каждого атома в видимой Вселенной.
Сильное взаимодействие настолько велико, что никогда не позволит найти кварк в одиночку: все кварки связаны с другими кварками внутри составных частиц, и эта характеристика называется конфайнментом.Исследователи, изучающие динамику сильного взаимодействия, обычно должны делать это, наблюдая, как сильное взаимодействие позволяет многокварковым частицам проявляться в ускорителях частиц. В этом эксперименте пучок электронов с энергией 5,5 ГэВ был направлен на мишень из жидкого водорода, в ядре которой находится единственный протон.
Исследователи собрали данные о взаимодействиях, в результате которых образовалась одна пара кварков, которые затем дали положительно заряженную частицу, которая была измерена в спектрометре большого приема непрерывного электронного пучка (CEBAF) вместе с нейтральной частицей, идентифицированной по ее недостающей массе; CEBAF — это научный пользовательский центр по ядерной физике. Эти взаимодействия включали протон и нейтральный пион (для восходящего / анти-восходящего), нейтрон и положительный пион (для нисходящего / анти-вниз), а также лямбду и каон (для странного / анти-странного). Исследователи обнаружили, что пары странных / антистранных кварков производятся примерно в три раза чаще, чем их аналоги из легких кварков, что согласуется с результатами гораздо более высокой энергии, что дает представление о конфайнменте.Эта работа была поддержана Управлением науки Министерства энергетики США, Национальным научным фондом, итальянским Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, программами Французско-американского культурного обмена (FACE) и фондами университетов-партнеров (PUF), Французским национальным центром де ла Recherche Scientifique, Французский комиссариат по атомной энергии, Совет по науке и технологиям Соединенного Королевства, Чилийская национальная комиссия по расследованию научных исследований и технологий (CONICYT) и Национальный исследовательский фонд Кореи.
CEBAF — это исследовательский центр Управления науки Министерства энергетики США.