7 TeV pp碰撞中正向带电同位素的Bose-Einstein关联研究

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在《JHEP12(2017)025》这篇研究论文中,研究人员利用LHCb(Large Hadron Collider beauty)实验在7 TeV质心能量下的质子-质子(pp)碰撞数据,深入探讨了正向带电同位素(主要是π+)之间的玻色-爱因斯坦(Bose-Einstein)相关性。玻色-爱因斯坦统计原理在量子力学中描述了同一种类型的基本粒子,在满足特定条件时,如同号带电粒子间的相对动量较小,会出现概率上相互增强的现象,这被称为玻色-爱因斯坦凝聚。 论文的实验目的是通过分析四动量差平方(four-momentum difference squared)较小的相同符号带电粒子对的数量,来识别这种关联现象。通过测量和研究带电粒子的多重性(charged-particle multiplicity),即碰撞事件中产生带电粒子的数量,研究者们能够定量评估关联强度以及发射源的大小,即粒子成对出现的空间分布。 具体来说,研究团队考察了描述关联强度的Bose-Einstein参数,并且通过实验数据确定了相关半径,这个参数反映了粒子成对出现的概率与它们之间的距离的关系。同时,他们还研究了混沌参数,这是一个衡量粒子发射过程随机性的重要指标,它与粒子的无序性有关。研究结果显示,随着带电粒子多重性的增加,相关半径有明显的增长趋势,而混沌参数则呈现出相反的变化,即减小,这暗示着碰撞过程中的有序性可能随着多重性的增加而增强。 这篇开放获取的研究成果对于理解高能物理中粒子碰撞的微观行为以及量子统计效应具有重要意义,为未来更深入的理论模型和实验设计提供了宝贵的实验证据。通过LHCb在7 TeV质心能量下的实验观测,科学家们不仅检验了量子力学的基本原理,也为探索宇宙基本粒子的行为和早期宇宙的条件提供了重要的实验窗口。