Hipertriton je jezgro tricijuma u kome je neutron zamenjen takozvanim Lambda hiperonom. Ovaj tip hipernukleusa je prvi put otkriven 1950-ih i od tada je bio ključni fokus brojnih studija.
ALICE saradnja, velika istraživačka grupa koja proučava sudare jezgara unutar CERN-ovog velikog hadronskog sudarača (LHC) u Švajcarskoj, nedavno je izmerila životni vek hipertritona sa izuzetnom preciznošću. Njihov rad, objavljen u Physical Review Letters, je dalji korak napred ka razumevanju jedinstvenih svojstava ovih fascinantnih nuklearnih kompleksa.
„Kao prvi i najlakši hipernukleus (tj. jezgro koje uključuje barion sa najmanje jednim čudnim kvarkom) ikada identifikovano, hipertriton ima posebno mesto u nuklearnoj fizici“, rekao je za Phis.org Maksimiliano Pučio, deo ALICE saradnje. .
„Dok je njegovo početno otkriće bilo u gomilu očišćene emulzije izložene kosmičkim zracima, konvencionalni hipernuklearni eksperimenti koji koriste snopove kaona otkrili su da je teško proučavati hipertritone. Međutim, istraživanja u proteklih 20 godina, posebno uz doprinose naših kolega sa RHIC sudarač, otkrio je da se ova retka vezana stanja stvaraju tokom sudara teških jona.“
Dok su nedavni radovi ALICE saradnje i drugi veliki istraživački napori širom sveta napravili značajne korake ka razumevanju hipertritona, mnoga njihova svojstva tek treba da se utvrde. Konkretno, mnoga merenja prikupljena u poslednjih nekoliko godina dolaze sa značajnim nesigurnostima i stoga ne daju pouzdanu sliku njihovih svojstava.
„S obzirom na to da životni vek hipertritona i energija razdvajanja Λ igraju ključnu ulogu u prečišćavanju modela interakcije Λ-nukleona, želeli smo da uradimo nova merenja na LHC-u jer je sticanje uvida u ove interakcije Λ-nukleona ključno za razumevanje svojstava neutronskih zvezda, “ objasnio je Pučo. „Da bismo to uradili, koristili smo najveću fabriku antimaterije i hipermaterije na svetu: LHC.
LHC je trenutno najveći i najmoćniji akcelerator čestica na svetu, koji se proteže preko 27 km u podzemnom objektu CERN-a ispod Francuske i Švajcarske. Otprilike mesec dana svake godine u kojoj prikuplja podatke, veliki akcelerator čestica sudara jezgra olova (Pb), a jedan od nekoliko miliona ovih sudara dovodi do formiranja hipertritona ili antihipertritona.
„Tokom poslednje godine prikupljanja podataka LHC Run 2 (2018), prikupili smo uzorak podataka koji sadrži otprilike 500 antihipertritona i 500 hipertritona koji se raspadaju u (anti)3 He i naelektrisanom pionu“, rekao je Pučio.
„U velikom nizu hiljada čestica koje se proizvode u sudarima Pb-Pb, koristeći ALICE detektor, mogli bismo čisto da identifikujemo (anti) 3 He gledajući specifičnu jonizaciju u ALICE vremenskoj projekcijskoj komori. povežite sve pionske staze sa (anti) 3 He tragom rekonstruisanja raspada kandidata.“
Na kraju, ALICE saradnja je analizirala podatke koje je LHC prikupio 2018. koristeći najsavremenije računarske tehnike za binarnu klasifikaciju, odnosno poboljšane modele stabla odlučivanja. Ovi modeli su im omogućili da otkriju kandidate za hipertriton među signalima i pozadinskom bukom snimljenom u akceleratoru.
„Ovaj poslednji korak i obimni uzorak podataka dobijen 2018. godine omogućili su da se dobiju najpreciznija merenja životnog veka hipertritona i energije razdvajanja hipertritona Λ“, rekao je Pučio. „Takođe, mogli bismo da merimo ove količine materije i antimaterije odvojeno i da ih uporedimo. Kao što se i očekivalo iz CPT invarijantnosti Standardnog modela fizike čestica, svojstva hipertritona i antihipertritona su ista.“
Nedavni rad ALICE saradnje mogao bi imati dragocene implikacije za proučavanje i razumevanje hipertritona. Konkretno, tim je uspeo da prikupi jedno merenje životnog veka hipertritona koje je jednako precizno kao i svetski prosek svih prethodnih merenja.
„Sa našim novim merenjem energije razdvajanja hipertritona Lambda, uspeli smo da obezbedimo merenje sa nesigurnošću boljom od 100 keV koristeći eksperiment dizajniran da analizira najenergičnije sudare čestica na svetu, koji se sada dešavaju na 13,6 TeV u pp sudarima“, rekao je Pučio.
Međutim, postizanje takve preciznosti nije vežba sa stilom: prirodne statističke fluktuacije prethodnog merenja dovode do stvaranja “ hipertritonske slagalice u hiper nuklearnoj fizici. Različita merenja iz različitih eksperimenata su sugerisala dva različita scenarija za strukturu hipertritona, bilo izuzetno labavo ili čvršće vezano. Naša merenja su u skladu sa labavo vezanim hipertritonom i mogu se koristiti za ograničavanje modela interakcije hiperon-nukleon.“
Nedavna merenja koja su prikupili Puccio i ostatak ALICE saradnje izgleda da su usklađena sa teorijskim predviđanjima zasnovanim na efektivnim teorijama polja, koje sugerišu da je struktura hipertritona struktura slabo vezanog sistema. Istraživačka grupa planira da nastavi sa analizom podataka prikupljenih na LHC-u, u nadi da će ispitati svojstva hipertritona sa sve većom preciznošću.
„LHC Run 3 je upravo počeo, ali već posmatramo prve signale hipernukleusa koji se proizvode u sudarima protona i protona“, dodao je Pučio.
„Proučavanje proizvodnje ovih objekata u ‘jednostavnim’ sudarima kao što je pp sudar je novo komplementarno sredstvo za razumevanje njihove strukture. Nedavni radovi sugerišu da možemo odrediti širinu i eventualno oblik talasne funkcije hipertritona i bilo kog drugog hipernukleusa. možemo meriti u pp sudarima. To je uzbudljiva perspektiva, jer pruža novi način istraživanja strukture i unutrašnjeg delovanja interakcija koje ograničavaju hipernukleuse.“
