CERNの物理学者は、オメガハイペロンとプロトンの間の強力な相互作用を研究しています

CERNのLargeHadron Collider（LHC）でのALICE（Large Ion Collider）コラボレーションの物理学者は、不安定なハドロン間の強い相互作用のダイナミクスの高精度研究への扉を開く新しい技術を開発しました。

ハドロンは、グルオンによって生成される強力な相互作用によって結合された2つまたは3つのクォークで構成される複合粒子です。

この相互作用は、ハドロン間でも作用し、原子核内で核（プロトンと中性子）を結合します。

今日の核物理学における最大の課題の1つは、最初の原則とは異なるクォークの存在量を持つハドロン間の強力な相互作用を理解することです。つまり、ハドロンとグルオンを構成するクォーク間の強力な相互作用から始まります。

格子量子クロモダイナミクス（QCD）として知られる計算を使用して、最初の原理から相互作用を決定できますが、これらの計算は、1つ以上の奇妙なクォークを持つハイプロンなどの重いクォークを含むハドロンに対してのみ信頼できる予測を提供します。

過去には、これらの相互作用は散乱実験でハドロンを互いに衝突させることによって研究されていましたが、これらの実験は、ハイプロンなどの不安定なハドロンでは実行が困難です。

これまで、この難しさは、測定値とハイプロンを含むハドロン-ハドロン相互作用の理論の有意義な比較を可能にしませんでした。

ALICEコラボレーションの物理学者は、LHCでのプロトン-プロトン衝突で生成されたハドロン間の運動量の差を測定することに基づく方法を使用して、ハドロンの任意のペアについて、ハイプロンとヌクレオンの間の強力な相互作用のダイナミクスを明らかにする方法を示します。

この方法は、1フェムトメーター（10〜15 m、1メートルの1兆部）に近い空間スケール、おおよそハドロンのサイズ、および強い力の空間範囲を探索できるため、フェムトスコピーと呼ばれます。

この方法により、ALICEの研究者は、1つの奇妙なクォークと2つの軽いクォークを含むラムダ（Λ）とシグマ（Σ）のハイパーオン、および2つの奇妙なクォークと1つの軽いクォークで構成されるXi（Ξ）ハイパーオンを含む相互作用を研究できました。

新しい研究では、彼らはこの技術を使用して、プロトンと、3つの奇妙なクォークを含む最も希少なハイパーオンであるオメガ（Ω）ハイパーオンとの間の相互作用を高精度で検出しました。

科学者によると、すべてのタイプのハイプロンの強力な相互作用の正確な定義は予想外でした。

これは、LHCが奇妙なクォークを豊富に含むハドロンを生成できるという事実、強い相互作用の短距離の性質を調査するフェムトスコピー技術の能力、および粒子を識別してその運動量を測定するALICE検出器の優れた機能に起因する可能性があります。

次のLHCローンチからのデータにより、ハドロンペアにアクセスできるようになります。

結果はジャーナルNatureに掲載されています。