.‘Strange’ Glimpse Into Neutron Stars and Violations of Fundamental Symmetries in the Universe

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중성자별과 우주의 기본 대칭성 위반에 대한 '이상한' 엿보기

DOE/Brookhaven National Laboratory 제공2020년 3월 9일

STAR 검출기 상대론적 중이온 충돌기 상대론적 중이온 충돌기(오른쪽 보기)의 STAR 검출기의 내부 정점 구성 요소를 통해 과학자들은 검출기 바깥쪽 영역(왼쪽)에서 포착된 붕괴 입자의 삼중항에서 충돌 영역 바로 바깥에서 붕괴되는 희귀한 "반하이퍼트리톤" 입자의 기원까지 추적할 수 있습니다. 붕괴 생성물(파이+ 중간자, 반양성자, 반중수소)의 운동량과 알려진 질량을 측정하여 모입자의 질량과 결합 에너지를 계산할 수 있습니다. 하이퍼트리톤(다른 "딸" 입자로 붕괴됨)에 대해서도 동일한 작업을 수행하면 이러한 물질과 반물질 종류를 정밀하게 비교할 수 있습니다. 출처: 브룩헤븐 국립 연구소

'하이퍼트리톤'과 '반하이퍼트리톤' 결합 에너지와 질량에 대한 RHIC 측정을 통해 이상한 물질 간 상호 작용을 탐구하고 'CPT' 위반 여부를 테스트합니다. 상대론적 중이온 충돌기(RHIC)의 정밀 입자 검출기에서 나온 새로운 결과는 중성자 별의 핵에서 일어나는 입자 상호작용에 대한 새로운 시각을 제공 하고 핵물리학자들에게 우주의 기본 대칭성 위반을 찾는 새로운 방법을 제공합니다.

Nature Physics 에 방금 게재된 이 결과는 DOE의 Brookhaven National Laboratory에서 핵물리학 연구를 위한 미국 에너지부(DOE) 과학국 사용자 시설인 RHIC와 같은 강력한 이온 충돌기에서만 얻을 수 있었습니다.

정밀 측정 결과, "하이퍼트리톤"이라고 알려진 가장 단순한 "이상한 물질" 핵의 구성 요소를 유지하는 결합 에너지가 이전의 덜 정확한 실험에서 얻은 것보다 더 크다는 것이 밝혀졌습니다. 이 새로운 값은 소위 "이상한" 쿼크를 포함하는 입자의 존재가 흔할 것으로 예측되는 중성자별의 속성을 이해하는 데 중요한 천체물리학적 의미를 가질 수 있습니다. 두 번째 측정은 하이퍼트리톤과 그 반물질 대응물인 안티하이퍼트리톤(2010년 RHIC에서 발견된 반이상 쿼크를 포함하는 첫 번째 핵)의 질량 차이를 찾는 것이었습니다. 물리학자들은 물질-반물질 파트너 간의 질량 차이를 발견한 적이 없으므로 하나를 보는 것은 큰 발견이 될 것입니다. 그것은 "CPT" 위반의 증거가 될 것입니다.

이는 전하 반전, 패리티(거울 대칭), 시간과 관련된 자연의 세 가지 근본적인 대칭을 동시에 위반하는 것입니다. 헤비 플레이버 트래커 RHIC의 STAR 검출기 중앙에 있는 Heavy Flavor Tracker. 출처: Brookhaven National Laboratory

"물리학자들은 패리티 위반과 CP 위반을 함께 보았지만(브룩헤이븐 연구실에서 각각 노벨상을 수상), CPT는 본 적이 없습니다." 하이퍼트리톤 연구가 진행된 RHIC의 STAR 실험의 공동 대변인인 브룩헤이븐 물리학자 장부 쉬의 말이다. 하지만 하이퍼트리톤과 반하이퍼트리톤에서 CPT 위반을 조사한 사람은 아무도 없다고 그는 말했습니다. "아직 아무도 조사할 수 없기 때문입니다." 가장 무거운 핵에 대한 이전 CPT 테스트는 유럽의 대형 강입자 충돌기(LHC)에서 ALICE 협업으로 수행되었으며, 일반 헬륨-3와 반헬륨-3의 질량 차이를 측정했습니다. 유의미한 차이가 없는 것으로 나타난 결과는 2015년 Nature Physics 에 게재되었습니다 .

스포일러 경고: STAR 결과는 또한 RHIC에서 탐구한 물질-반물질 파트너 간에 유의미한 질량 차이가 없음을 보여주므로 CPT 위반에 대한 증거는 여전히 없습니다. 그러나 STAR 물리학자들이 측정을 할 수 있다는 사실은 그들의 검출기의 놀라운 능력에 대한 증거입니다. 이상한 물질 가장 단순한 일반 물질 핵은 양성자와 중성자만 포함하고 있으며, 각 입자는 일반적인 "위"와 "아래" 쿼크로 구성되어 있습니다. 하이퍼트리톤에서 중성자 하나는 람다라는 입자로 대체되는데, 람다에는 일반적인 위아래 종류와 함께 이상한 쿼크 하나가 포함되어 있습니다. 이런 이상한 물질 대체는 RHIC 충돌에서 생성된 초고밀도 조건에서 흔히 볼 수 있으며, 중성자별의 핵에서도 그럴 가능성이 높습니다.

-한 티스푼의 물질이 10억 톤 이상 나가기 때문입니다. 그 이유는 높은 밀도로 인해 이상한 쿼크를 만드는 데 드는 에너지 비용이 일반적인 위아래 쿼크보다 저렴하기 때문입니다. 이러한 이유로 RHIC 충돌은 핵물리학자들에게 지구를 떠나지 않고도 먼 항성체 내의 아원자 상호작용을 들여다볼 수 있는 방법을 제공합니다. 그리고 RHIC 충돌은 거의 같은 양의 하이퍼트리톤과 반하이퍼트리톤을 생성하기 때문에 CPT 위반을 검색할 수 있는 방법도 제공합니다.

하지만 RHIC 입자 충돌에서 흘러나오는 수천 개의 입자 중에서 희귀한 입자를 찾는 것은 엄청난 작업입니다. 충돌은 매초 수천 번 발생합니다. 이러한 불안정한 입자는 형성되자마자 거의 붕괴된다는 사실을 더하면 폭이 4m인 STAR 검출기 중심에서 몇 센티미터 이내입니다. 정밀 감지 다행히도, 다양한 종류의 입자를 추적하기 위해 STAR에 추가된 검출기 구성 요소 덕분에 검색이 비교적 쉬워졌습니다. "Heavy-Flavor Tracker"라고 불리는 이 구성 요소는 STAR 검출기 중심부와 매우 가까이에 있습니다.

DOE의 로렌스 버클리 국립 연구소(버클리 랩)의 과학자와 엔지니어가 이끄는 STAR 협력자 팀에서 개발 및 구축했습니다. 이 내부 구성 요소를 통해 과학자는 각 하이퍼트리톤과 반하이퍼트리톤의 붕괴 생성물이 만든 트랙을 충돌 영역 바로 바깥의 원점과 일치시킬 수 있습니다. 버클리 랩 물리학자 신 동(Xin Dong)은 "우리가 찾는 것은 '딸' 입자입니다. STAR의 바깥쪽 가장자리에 있는 검출기 구성 요소를 때리는 붕괴 생성물입니다."라고 말했습니다.

1차 충돌 구역 바로 바깥의 단일 지점에서 시작된 딸 입자의 쌍 또는 삼중항의 궤적을 식별하면 과학자들은 각 RHIC 충돌에서 흘러나오는 다른 입자의 바다에서 이러한 신호를 골라낼 수 있습니다. "그런 다음 우리는 한 붕괴에서 각 딸 입자의 운동량을 계산합니다(STAR의 자기장에서 얼마나 구부러지는지에 따라). 그리고 그로부터 우리는 그들의 질량과 붕괴되기 전 모체 하이퍼트리톤 또는 반하이퍼트리톤 입자의 질량을 재구성할 수 있습니다." 켄트 주립 대학(KSU)의 데클런 킨이 설명했습니다. 그는 하이퍼트리톤과 반하이퍼트리톤을 구별하는 것은 쉽습니다. 왜냐하면 그들은 서로 다른 딸로 붕괴되기 때문입니다. "이라클리 차케베리아를 포함한 킨의 팀은 탐지기를 통해 이러한 입자를 추적하여 '점들을 연결'하는 데 특화되어 있습니다." 쉬가 말했다.

"그들은 또한 사건에 대한 절실히 필요한 시각화를 제공했습니다." 앞서 언급했듯이, 많은 충돌에서 얻은 데이터를 종합한 결과 물질과 반물질 초핵 사이에 질량 차이가 없음을 알 수 있었으며, 따라서 이 결과에서 CPT 위반의 증거는 없습니다. 하지만 STAR 물리학자들이 하이퍼트리톤의 결합 에너지에 대한 결과를 조사한 결과, 그 값은 1970년대의 이전 측정 결과보다 더 큰 것으로 밝혀졌습니다. STAR 물리학자들은 초트리톤의 질량 값을 구성 요소 입자(양성자와 중성자가 결합된 상태인 중성자 1개와 람다 1개)의 알려진 결합 질량에서 빼서 결합 에너지를 도출했습니다. "하이퍼트리톤은 그 질량의 일부가 3개의 핵자를 결합하는 에너지로 변환되기 때문에 그 부분의 합보다 가볍습니다." 푸단 대학 STAR 협력자 진후이 첸이 말했습니다.

그의 박사 과정 학생인 펭 류는 이러한 결과에 도달하기 위해 대규모 데이터 세트를 분석했습니다. "이 결합 에너지는 실제로 이러한 상호 작용의 강도를 측정하는 것이므로, 우리의 새로운 측정은 중성자별의 '상태 방정식'을 이해하는 데 중요한 의미를 가질 수 있습니다."라고 그는 덧붙였습니다. 예를 들어, 모델 계산에서 중성자 별의 질량과 구조는 이러한 상호 작용의 강도에 따라 달라집니다.

"이러한 상호 작용(강력의 한 형태)이 일반 핵자와 업, 다운, 스트레인지 쿼크를 포함하는 스트레인지 핵자 사이에서 어떻게 다른지 이해하는 데 큰 관심이 있습니다."라고 Chen은 말했습니다. "이러한 초핵은 단일 람다를 포함하기 때문에 이것은 이론적 예측과 비교하는 가장 좋은 방법 중 하나입니다. 문제를 가장 단순한 형태로 축소합니다."

참고문헌: “Measurement of the mass difference and the binding energy of the hypertriton and antihypertriton” by The STAR Collaboration, 2020년 3월 9일, Nature . DOI: 10.1038/s41567-020-0799-7 이 연구는 DOE 과학 사무국과 STAR 협업의 자금 지원자에 의해 자금이 지원되었습니다. 팀은 버클리 랩의 National Energy Research Scientific Computing Center(DOE 과학 사무국의 또 다른 사용자 시설)와 Open Science Grid 컨소시엄에 리소스와 지원을 제공해준 것에 감사를 표했습니다.

https://scitechdaily.com/strange-glimpse-into-neutron-stars-and-violations-of-fundamental-symmetries-in-the-universe/

메모 2409281947

RHIC 실험실이나 msoss 모델에서 아원자의 상호작용을 볼 수도 있다. 이는 인간의 지적인 능력이 정말 놀라운 통찰력이다.

중성자가 한 티스푼의 물질이 10억 톤 이상 나가기 때문에 그 이유는 높은 밀도로 인해, 이상한 쿼크, msoss 샘플을 만드는 데 드는 에너지 비용이 일반적인 위아래 쿼크보다 저렴하기 때문이다. 거의 수십년의 나의 수작업으로 이상한 우주의 속성이 나타났다. 허허.

간단한 msoss 모델, 보기1.은 암흑물질로 한 티스푼이 우주의 총질량일 수도 있다. 허허. 그쪽에서 웃는데, 그냥 쭈욱 웃으셔..msoss는 msbase의 무한확장의 시스템이다. 전체적으로 물질과 반물질의 zerosum상태이다.

Note 2409281947

You can also see subatomic interactions in the RHIC lab or in the msoss model. This is truly an amazing insight into the human intellect.

The reason is that a teaspoon of neutrons weighs more than 1 billion tons, so the energy cost of making a sample of strange quarks, msoss, is cheaper than that of ordinary up and down quarks due to their high density. Almost a few decades of my manual work has revealed the properties of the strange universe. Hehe.

A simple msoss model, Example 1. is dark matter, and a teaspoon could be the total mass of the universe. Hehe. You're laughing, but just keep laughing.. msoss is a system of infinite expansion of msbase. It is a zerosum state of matter and antimatter overall.

Example 1. Sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca