Как известно нам еще со школьной скамьи, все ядра атомов состоят из протонов и нейтронов. Но, невзирая на то, что про эти элементарные кирпичики Вселенной ученые знают уже почти сто лет, до сих пор неизвестны все их свойства.
В частности, особые трудности вызывает изучение нейтрона. Ведь до сих пор ученые не знают его точный размер и даже время «жизни». Но ученым удалось провести ряд экспериментов, в результате чего были получены довольно интересные результаты.
Сложности измерения и новые опыты
Предполагается, что нейтрон состоит из трех кварков, которые связаны между собой глюонами. И для того чтобы хоть как-то описать внутреннюю структуру, физики применяют так называемые электромагнитные формфакторы (среднее распределение электрического заряда и намагниченности), определяющиеся экспериментальным путем.
Так, по словам профессора Ф. Маас (участник проекта PRISMA+ Cluster of Excellence), проведенное единичное измерение формфактора на одном энергетическом уровне по большому счету ничего не дает. Для того чтобы сделать сколь-нибудь осознанное заключение, нужно выполнить замеры на разных уровнях энергии.
И вот тут заключена главная загвоздка, ведь на каких-то уровнях эти замеры проводятся легко в ходе эксперимента, а на каких-то требуется так называемые «аннигиляционные технологии».
Так вот в ходе нового лабораторного исследования BESSIII, реализованном в Китае, ученые довольно точно зафиксировали искомые данные в диапазоне от 2 до 3,8 ГэВ.
Во время опытов инженеры сталкивали в ускорителе частиц электроны и позитроны и наблюдали, как после аннигилирования оных формировались совершенно новые пары частиц, в том числе и нейтроны, и так называемые антинейтроны.
В сравнении с предыдущими исследованиями ученым удалось повысить точность замеров практически в 60 раз, что позволило нивелировать некоторые «белые пятна» на карте формфакторов нейтрона. А кроме этого, обнаружить довольно любопытный феномен.
Оказалось, что график зависимости формфактора от энергетического уровня имеет график не плавной кривой, а обладает колебательной составляющей. При этом амплитуда колебаний сокращается по мере того, как растет уровень энергии.
Примерно также себя вели и протоны. Вот только их график несколько сдвинут по фазе. Этот необычный феномен ученые попытались объяснить довольно сложной структурой так называемых нуклонов. И теперь перед теоретиками стоит нелегкая задача: создать новую теоретическую модель, которая будет учитывать столь необычное поведение элементарных частиц.
Понравился материал? Тогда оцениваем его и не забываем подписываться на канал. Спасибо за ваше внимание!
