В открытии, которое может дать новое понимание происхождения массы во Вселенной после Большого взрыва, ученые из международного J-PARC E15 Collaboration, возглавляемого исследователями из RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR), использовали эксперименты с каонами и гелий-3 впервые экспериментально продемонстрирует существование экзотического ядра, содержащего два протона и связанный каон.
Каоны — это тип мезонов — группа чрезвычайно короткоживущих частиц, которые опосредуют сильную силу, которая связывает протоны и нейтроны внутри атомного ядра , состоящую из пары анти-кварка и кварка. Существование мезонов было впервые предложено японским физиком Хидеки Юкавой в 1935 году, и после того, как они были обнаружены, он стал первым японцем, получившим Нобелевскую премию за свои усилия. К мезоны в последнее время стали важной темой исследований, так как они обычно существуют как «виртуальные частицы«которые появляются и исчезают в ядре, но могут стать реальной связанной частицей в ядре и стать на мгновение частью экзотического ядра, наряду с типичными нейтронами и протонами, поскольку существует небольшая задержка во времени». до того, как антикварк и кварк аннигилируют. Понимание того, как это произошло, может дать представление о таких загадках, как происхождение массы и квантовый феномен «ограничения цвета». Однако это состояние никогда не наблюдалось в реальном мире.
Чтобы исследовать это, исследовательская группа запустила эксперимент, чтобы попытаться связать каон с ядром. Для проведения эксперимента исследователи решили использовать мишень из гелия-3 — ядро, состоящее из двух протонов и одного нейтрона . Выбив нейтрон из мишени из гелия-3, они смогли значительно уменьшить энергию каона, используя отдачу от выброса и заменив нейтрон каоном, образуя тесно связанное ядро с двумя протонами и одним каоном.
«Что важно в этом исследовании, — говорит Масахико Ивасаки, руководитель группы, — это то, что мы показали, что мезоны могут существовать в ядерной материи в виде реальной частицы, такой как сахар, который не растворяется в воде. Это открывает Совершенно новый способ взглянуть и понять ядра. Понимание таких экзотических ядер даст нам понимание происхождения массы ядер, а также того, как материя образуется в ядре нейтронных звезд. Мы намерены продолжить эксперименты с более тяжелыми ядрами, чтобы далее наше понимание связывающего поведения каонов «.
