ノーマルビュー

Particles Seen Emerging From Empty Space For First Time

著者: BeauHD
2026年4月10日 16:00

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タイトル:真空から粒子が初めて観測された

量子色力学(QCD)によると、すなわち強力作用を説明する最も優れた理論によれば、真の空気も完全には存在していない。空間の基本的なエネルギーの中には短い期間で消滅する仮想粒子が含まれており、その中に夸克と反夸克のペアがある。通常の状況ではこれらの一時的ペアはほとんど同時に消えてしまう。しかし十分なエネルギーが注入されると、QCDは実粒子に昇華し、測定可能な質量を持つものになると予測している。

ニューヨーク州ブルックヘイ븐国立研究所でのリレーシブヘビオンイオンカクラスター(RHIC)で作業する国際的な物理学者団体「STAR コラボレーション」は、この過程を初めて観察した。彼らは高エネルギーのプロトンを真空状態で衝突させて粒子のスプレーを作り出し、その中の一部が真から直接抽出された夸克と反夸克のペアであるべきだ。しかし夸克は常に複合粒子に結合し、その前には量子的な回転(自旋)が一致している。

研究者たちは、これらの夸克と反夸克がハイロン(より大きな粒子)に組み込まれても、そのリンクが存在することを確認した。それらは真空から引き継いだ共通の量子的整列を持つためである。これらの回転一致したハイロンがプロトン衝突後の後に見つかったことで、夸克は真から来たことを検証できた。

この結果は、「Nature」誌に発表された。
Longtime Slashdot reader fahrbot-bot shares a report from NewScientist: According to quantum chromodynamics (QCD) -- widely considered to be our best theory for describing the strong force, which binds quarks inside protons and neutrons -- even a perfect vacuum isn't truly empty. Instead, it is filled with short-lived disturbances in the underlying energy of space that flicker in and out of existence, known as virtual particles. Among them are quark-antiquark pairs. Under normal conditions, these fleeting pairs vanish almost as soon as they appear. But if enough energy is injected into a vacuum, QCD predicts they can be promoted into real, detectable particles with measurable mass. Now, the STAR collaboration -- an international team of physicists working at the Relativistic Heavy Ion Collider in Brookhaven National Laboratory in New York state -- has observed this process for the first time. The team smashed together high-energy protons in a vacuum, producing a spray of particles. Some of these particles should be quark-antiquark pairs pulled directly from the vacuum itself, but quarks can never exist alone and immediately combine into composite particles. Quarks and antiquarks are born with their spins correlated -- a shared quantum alignment inherited from the vacuum. The researchers found that this link persists even after the quarks and antiquarks become part of larger particles called hyperons, which decay in less than a tenth of a billionth of a second. Spotting these spin-aligned hyperons in the aftermath of the proton collisions allowed the researchers to confirm that the quarks within them came from the vacuum. The findings have been published in the journal Nature.

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