Физиците Току-Що Решиха 35-Годишна Мистерия, Скрита Вътре В Атомните Ядра

{h1}

Кварките вътре в атомите се движат по-бавно, отколкото кварките вътре в свободно плаващи протони и неутрони. Но защо?

Ето една загадъчна истина, която учените знаят от 1983 г.: Протоните и неутроните действат различно, когато са вътре в един атом, срещу свободното движение в пространството. По-конкретно, субатомните частици, които съставляват онези протони и неутрони, наречени кварки, забавят масово, след като са ограничени до ядро ​​в атом.

Физиците наистина не харесват това, защото неутроните са неутрони независимо дали са вътре в атом или не. А протоните са протони. И протоните, и неутроните (които заедно съставляват класа от частици, наречени "нуклони") са съставени от три по-малки частици, наречени кварки, свързани заедно от силната сила.

"Когато поставите кварки в ядро, те започват да се движат по-бавно и това е много странно", каза съавторът на изследването Или Хен, физик от Масачузетския технологичен институт. Това е странно, тъй като мощните взаимодействия между кварките определят главно скоростта им, докато силите, които свързват ядрото (и също действат на кваркове вътре в ядрото), се предполага, че са много слаби, добави Хен.

И няма друга известна сила, която би трябвало толкова интензивно да променя поведението на кваркове в ядро. И все пак ефектът остава: физиците на частици го наричат ​​ЕМС ефектът, наречен за Европейското мюонно сътрудничество - групата, която го е открила. И доскоро учените не бяха сигурни какво го е причинило. [Най-големите неразрешени мистерии във физиката]

Две частици в ядро ​​обикновено се изтеглят заедно със сила от около 8 милиона електронни волта (8 MeV), което е мярка за енергия в частици. Кварки в протон или неутрон са свързани заедно с около 1000 MeV. Така че няма смисъл, че сравнително леките взаимодействия на ядрото оказват драматично влияние върху мощните взаимодействия вътре в кварките, каза Хен пред WordsSideKick.com.

"Какво е осем до 1000?" той каза.

Но EMC ефектът не изглежда като леко натискане от страна на външната сила. Въпреки че варира от един вид ядро ​​до следващия, "Това не е като половин процент. Ефектът изскача от данните, след като сте достатъчно креативни, за да проектирате експеримент, за да го потърсите", каза Хен.

В зависимост от засегнатото ядро, видимият размер на нуклоните (което е функция на скоростта им) може да се промени с 10 до 20 процента. В златно ядро ​​например протоните и неутроните са с 20 процента по-малки, отколкото са, когато те плават свободно.

Теоретиците излязоха с много различни модели, за да обяснят какво става тук, каза Хен.

„Един мой приятел се пошегува, че EMC означава„ Моделът на всички е готин “, защото всеки модел изглежда, че може да го обясни“, каза той.

Но с течение на времето физиците направиха повече експерименти, тествайки тези различни модели и един след друг отпаднаха.

„Никой не можеше да обясни всички данни и ние останахме с голям пъзел. В момента имаме много данни, измервания как се движат кварките във всички видове различни ядра и не можахме да обясним какво става," той каза.

Вместо да се опитат да обяснят целия пъзел наведнъж, Хен и неговите колеги решиха да разгледат само един специален случай на взаимодействие на неутрони и протони.

При повечето обстоятелства протоните и неутроните в ядрото не се припокриват един с друг, вместо да спазват границите на един друг, въпреки че всъщност са просто системи от свързани кварки. Но понякога нуклоните се свързват в рамките на съществуващото ядро ​​и започват да се припокриват физически едно с друго, превръщайки се в това, което учените наричат ​​"корелирани двойки". Във всеки един момент около 20 процента от нуклеоните в ядрото се припокриват по този начин.

Когато това се случи, огромни количества енергия протичат сред кварките, променяйки съществено тяхната структура и поведение - явление, причинено от силната сила. В документ, публикуван на 20 февруари в списанието Nature, изследователите твърдят, че този енергиен поток точно отчита ефекта на ЕМС. [Стандартният модел на физика на частиците]

Екипът бомбардира много различни ядра с електрони и откри директна връзка между тези нуклеонови двойки и EMC ефекта.

Техните данни категорично подсказват, казва Хен, че кварците в повечето нуклеони изобщо не се променят, когато влязат в ядро. Но тези няколко, които участват в нуклеонови двойки, променят поведението си толкова драматично, че те изкривяват средните резултати при всеки експеримент. Това, че много кварки, събрани в толкова малко пространство, предизвикват драматични силни ефекти. ЕМС ефектът е резултат от само малка част от аномалиите, а не от промяна в поведението на всички протони и неутрони.

От данните екипът изведе математическа функция, която точно описва как ЕМС ефектът се държи от едно ядро ​​до друго.

„Те [авторите на доклада] направиха прогноза и тяхното прогнозиране беше повече или по-малко потвърдено“, казва Джералд Фелдман, физик от университета Джордж Вашингтон, който написа съпътстваща статия на News & Views в същия брой на Nature, но не беше участва в изследването.

Това е силно доказателство, че този ефект на сдвояване е истинският отговор на мистерията на EMC, каза Фелдман пред WordsSideKick.com.

След 35 години физиците на частици изглежда са решили този проблем с твърде много неподходящи решения. Хен каза, че той и неговите колеги вече имат планирани последващи експерименти, за да проучат проблема още по-задълбочено и да разкрият нови неизвестни истини за поведението на сдвоени нуклеони вътре в атомите.

  • 7 Странни факти за Quarks
  • Какво е това? Отговорени са вашите въпроси по физика
  • Странни кварки и муони, о, мои! Най-малките частици на природата са разчленени

Първоначално публикувано на Наука на живо.


Видео Добавка: .




Изследване


Органи, Направени Прозрачни С Нова Техника За Изобразяване
Органи, Направени Прозрачни С Нова Техника За Изобразяване

Най-Големите Световни Таксита Са По-Близо До Излитане
Най-Големите Световни Таксита Са По-Близо До Излитане

Наука Новини


Newfound Virus Е Гигант С Реалистични Свойства
Newfound Virus Е Гигант С Реалистични Свойства

Камери Улов На Мини Крил С Дълбоко Секс
Камери Улов На Мини Крил С Дълбоко Секс

На Снимки: Paleolakes Dot 'Green Arabia'
На Снимки: Paleolakes Dot 'Green Arabia'

Факти За Вълнени Мамути
Факти За Вълнени Мамути

8 Шокиращи Неща, Които Научихме От Книгата На Стивън Хокинг
8 Шокиращи Неща, Които Научихме От Книгата На Стивън Хокинг


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com