17:07 2023-03-29
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Experimentul găsește masa gluonului în proton
_ Experimentul găsește masa gluonului în proton
Fizicienii nucleari s-ar putea să fi identificat în cele din urmă unde se află în proton o mare parte din masa acestuia. Un experiment recent efectuat la Thomas Jefferson National Accelerator Facility de la Departamentul de Energie al SUA a dezvăluit raza masei protonului care este generată de forța puternică pe măsură ce lipește quarcii blocului de construcție a protonului. Rezultatul a fost publicat recent în Nature.
Unul dintre cele mai mari mistere ale protonului este originea masei sale. Se dovedește că masa măsurată a protonului nu provine doar din blocurile sale fizice, cei trei așa-numiți cuarci de valență.
„Dacă adunați masele modelului standard ale cuarcilor dintr-un proton, obțineți doar o mică parte din masa protonului”, a explicat co-purtătorul de cuvânt al experimentului Sylvester Joosten, un fizician experimental la Laboratorul Național Argonne al DOE.
În ultimele decenii, fizicienii nucleari au pus la punct că masa protonului provine din mai multe surse. În primul rând, obține o parte din masă din masele quarcilor săi și ceva mai mult din mișcările lor. Apoi, capătă masă din energia forței puternice care lipește acei quarci împreună, această forță manifestându-se ca „gluoni”. În cele din urmă, obține masă din interacțiunile dinamice ale quarcilor și gluonilor protonului.
Această nouă măsurătoare ar fi putut, în sfârșit, să fi aruncat puțină lumină asupra masei care este generată de gluonii protonului prin identificarea locației materiei generate. de aceşti gluoni. S-a descoperit că raza acestui nucleu de materie se află în centrul protonului. Rezultatul pare să indice, de asemenea, că acest miez are o dimensiune diferită de raza de încărcare bine măsurată a protonului, o cantitate care este adesea folosită ca proxy pentru dimensiunea protonului.
„Raza acestei structuri de masă. este mai mică decât raza de încărcare și, prin urmare, ne oferă un sentiment al ierarhiei masei față de structura de sarcină a nucleonului”, a spus co-purtătorul de cuvânt al experimentului Mark Jones, liderul Jefferson Lab’s Halls A&C.
p>Potrivit co-purtătorul de cuvânt al experimentului Zein-Eddine Meziani, un om de știință de la Laboratorul Național Argonne al DOE, acest rezultat a fost într-adevăr o surpriză.
„Ceea ce am descoperit este ceva ce eram cu adevărat „Nu mă aștept să iasă astfel. Scopul inițial al acestui experiment a fost căutarea unui pentaquarc care a fost raportat de cercetătorii de la CERN”, a spus Meziani
Experimentul a fost efectuat în Sala Experimental C din Jefferson. Facilitatea de accelerare a fasciculului de electroni continuu a laboratorului, o facilitate pentru utilizatori DOE Office of Science. În experiment, electroni energetici de 10,6 GeV (miliard de electroni-volti) de la acceleratorul CEBAF au fost trimiși într-un bloc mic de cupru. Electronii au fost încetiniți sau deviați de bloc, făcându-i să emită radiații bremsstrahlung sub formă de fotoni. Acest fascicul de fotoni a lovit apoi protonii din interiorul unei ținte de hidrogen lichid. Detectoarele au măsurat rămășițele acestor interacțiuni ca electroni și pozitroni.
Experimentatorii au fost interesați de acele interacțiuni care au produs particule J/Ψ printre nucleele de protoni ai hidrogenului. J/Ψ este un mezon de scurtă durată care este format din quarcuri farmec/anti-farmec. Odată format, se descompune rapid într-o pereche electron/pozitron.
Din miliarde de interacțiuni, experimentatorii au găsit aproximativ 2.000 de particule J/Ψ în măsurătorile secțiunii transversale ale acestor interacțiuni, confirmând coincidența electron/pozitron. perechi.
„Este similar cu ceea ce am făcut de-a lungul timpului. Făcând împrăștiere elastică a electronului pe proton, am obținut distribuția sarcinii protonului”, a spus Jones. „În acest caz, am făcut o producție foto exclusivă a J/Ψ din proton și obținem distribuția gluonilor în loc de distribuția sarcinii”.
Colaboratorii au putut apoi să introducă aceste măsurători ale secțiunii transversale în modele teoretice care descriu factorii de formă gravitațională gluonic ai protonului. Factorii de formă gluonici detaliază caracteristicile mecanice ale protonului, cum ar fi masa și presiunea acestuia.
„Au fost două cantități, cunoscute sub numele de factori de formă gravitaționale, pe care le-am putut extrage, pentru că aveam acces. la aceste două modele: modelul distribuțiilor generalizate de parton și modelul cromodinamică cuantică holografică (QCD). Și am comparat rezultatele din fiecare dintre aceste modele cu calcule QCD latice", a adăugat Meziani.
Din două combinații diferite. dintre aceste cantități, experimentatorii au determinat raza masei gluonice menționate mai sus dominată de gluoni asemănătoare gravitonului, precum și o rază mai mare de gluoni scalari atrăgători care se extind dincolo de quarcii în mișcare și îi limitează.
„Unul dintre cantitățile Mai multe descoperiri surprinzătoare din experimentul nostru sunt că, într-una dintre abordările modelului teoretic, datele noastre sugerează o distribuție scalară a gluonilor care se extinde cu mult dincolo de raza protonului electromagnetic”, a spus Joosten. „Pentru a înțelege pe deplin aceste noi observații și implicațiile lor asupra înțelegerii noastre despre izolare, vom avea nevoie de o nouă generație de experimente J/Ψ de înaltă precizie.”
O posibilitate de explorare în continuare a acestui nou rezultat tentant este programul experimental de dispozitive de intensitate mare solenoidal, numit SoLID. Programul SoLID este încă în faza de propunere. Dacă s-ar fi aprobat să avanseze, experimentele efectuate cu aparatul SoLID ar oferi o nouă perspectivă asupra fizicii J/Ψ.
„Următorul pas mare este măsurarea producției de J/Ψ cu detectorul SoLID. Va fi cu adevărat capabil să facă măsurători de înaltă precizie în această regiune. Unul dintre pilonii majori ai acestui program este producția J/Ψ, împreună cu măsurătorile distribuției de impuls transversal și măsurătorile de împrăștiere inelastică profundă care încalcă paritatea", a spus Jones.
Jones, Joosten și Meziani reprezintă o colaborare experimentală care include peste 50 de fizicieni nucleari din 10 instituții. Purtătorii de cuvânt vor să-l evidențieze și pe Burcu Duran, autorul principal și asociat de cercetare postdoctoral la Universitatea din Tennessee, Knoxville. Duran a prezentat acest experiment în doctoratul ei. teză ca studentă absolventă la Universitatea Temple și ea a fost o forță motrice în spatele analizei datelor.
Colaborarea a condus experimentul timp de aproximativ 30 de zile în februarie-martie 2019. Ei sunt de acord că acest nou rezultat este intrigant și ei spun că toți așteaptă cu nerăbdare rezultatele viitoare care vor arunca o lumină suplimentară asupra unor noi viziuni de fizică pe care le implică.
„Concluzia pentru mine — există o emoție chiar acum. Am putea găsi o modalitate de a confirma ceea ce vedem? Se vor menține aceste informații despre imagine nouă?" spuse Meziani. „Dar pentru mine, acest lucru este cu adevărat foarte interesant. Pentru că dacă mă gândesc acum la un proton, avem mai multe informații despre el acum decât am avut până acum.”
Comentarii:
Adauga Comentariu