粒子在“错误”的方向上疯狂旋转

最近，物理学家观察到了一些奇怪的原子碰撞，而不是科学先前预测的相互碰撞。

然而，目前相关的新研究有助于解释这一现象，物理学家可能会找到理解一些非常复杂的粒子物理问题的关键。

一项新的研究解释了当一个旋转的质子撞击另一个粒子时产生的中子是如何以相反的方向旋转的，这个过程取决于质子和原子核的质量。

根据国际研究小组的研究，这项研究可以帮助我们更多地了解其他高能粒子的碰撞，例如当来自外层空间的宇宙射线与地球大气中的粒子碰撞时。

纽约布鲁克海文国家实验室的物理学家亚历山大·巴兹列夫斯基说:“我们观察到的现象非常令人惊讶，完全出乎意料。”

“质子与质子或原子核碰撞，产生沿质子旋转方向运动的粒子，我们的发现意味着质子-质子碰撞的机制可能与质子-原子核碰撞的机制非常不同。”

研究人员使用布鲁克海文实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)进行相关研究。这是世界上唯一能正确控制碰撞质子的极化或自旋方向的对撞机。

早在2001年，研究人员就首次通过相对论重离子对撞机证明，只要旋转方向保持不变，质子碰撞产生的中子就会向右移动。

新的研究更仔细地观察了当引入不同大小的原子核时，这些碰撞和中子是如何变化的。

研究人员说，当旋转的质子遇到较大的金原子核时，产生的中子不仅会偏离原来的运动方向一个较大的角度，而且还会偏离通常向左而不是向右的方向。

这就像台球之间的碰撞。即使最初的旋转是相同的，当击打另一个不同大小的台球时，旋转的台球的运动是非常不同的。当一个旋转的台球击中一个同样大小的球时，它将向一个方向反弹，当它击中一个更大的球时，它将向另一个方向反弹。

这项研究的另一名研究员、日本物理和化学研究所的物理学家伊塔鲁·中川(Itaru Nakagawa)说:“我们希望观察到类似的质子-质子效应，因为我们想不出任何理由来解释为什么这种不对称是不同的。”

研究人员说，这种变化似乎是由较大的原子核产生的较大正电荷引起的，这改变了两个碰撞粒子之间的电磁相互作用，导致不同的最终结果。

当粒子尺寸增大时，其电磁力在与其他粒子的相互作用中发挥更大的作用，最终改变碰撞产生的中子的运动方向。

亚历山大解释道:“在粒子的微观世界中，事情比简单的旋转台球之间的碰撞要复杂得多。粒子散射涉及许多不同的过程，这些过程本身可以相互作用或相互干扰，导致碰撞问题变得更加复杂。”

现在我们需要更多的研究和数据分析来帮助我们理解影响粒子碰撞的各种变量如何导致不同的结果。最后，研究人员将进一步探索这项工作，观察粒子散射对中子以外的粒子的影响。

此外，研究人员希望能够解开这种自20世纪70年代以来一直困扰科学家的不对称横向自旋的起源之谜。

如果这个小组用不同大小的原子核进行的实验结果与他们最初发现的计算结果一致，那么我们就能对这个台球的运动有更深的理解。

中川还说:“如果我们能准确观察到电磁相互作用所预测的不对称性，那么这将成为支持我们假说的有力证据。”

蝌蚪工作人员从科学警报，翻译孙惠民，转载必须授权