加速到接近光速的质子像撞球碰撞,由于质子是量子粒子,透过测量此类碰撞,可了解强相互作用不明显的基本特性。
粒子物理学中,两个粒子碰撞时保持同一性,并向原始运动方向分散一定角度,能得到碰撞参数与散射角之间的关系,藉由测量散射角获得碰撞粒子的空间结构、相互作用等资讯。
波兰科学院核物理研究所(IFJ PAN)团队试着测量大型强子对撞机 ATLAS 实验,以 13 TeV 能量对质子─质子碰撞的弹性散射,测量结果表明变量 t 的分布与角度平方成正比,极高能量下质子间核强相互作用的基本性质结论就是从分布形状得出。
首先,光学定理允许仅根据弹性相互作用测量确定“总横截面”的参数值,后者描述任何类型的质子─质子碰撞可能性,且与质子大小有关,IFJ PAN 团队的测量结果证实强相互作用一重要特性──总横截面随着碰撞能量增加而增加,可延伸为质子尺寸随能量增加而增加。
准确了解总横截面对粒子物理其他领域也很有意义,如研究宇宙射线,它们负责宇宙空气簇射(Air shower)发展。
新论文发表于《European Physical Journal C》期刊。