Протоны и нейтроны, из которых состоят атомные ядра, состоят из трех элементарных частиц еще меньшего размера, известных как кварки.
Новое исследование с беспрецедентной точностью нанесло на карту распределение различных видов кварк внутри протона, расширяя наше понимание этой важнейшей части атома.
Хотя квантовый ландшафт внутри протонов представляет собой бурлящую смесь кварков и противостоящих им антикварков, появляющихся и исчезающих, существует общее преобладание двух «ароматов» над остальными; два кварка положительного вкуса и один кварк отрицательного вкуса.
Под руководством физика-теоретика Шохини Бхаттачарьи из Брукхейвенской национальной лаборатории группа исследователей создала карту двух вкусов кварка с самым высоким разрешением.
«Наши расчеты показывают, что верхний кварк более симметрично распределен и распространяется на меньшее расстояние, чем нижний кварк», — говорит физик-теоретик Свагато Мукерджи из Брукхейвенской лаборатории.
Выводы Исследователи предполагают, что верхние и нижние кварки по-разному влияют на протон с точки зрения внутренней энергии, спина и различных других свойств. Это, в свою очередь, должно помочь в анализе будущих экспериментов по фундаментальной физике.
Вы можете думать об этом как об исследовании мешка с шариками: мешок — это протон, а кварки — это шарики, свободно удерживаемые на месте под действием силы. «глюонные» частицы. В ходе исследования было выявлено взаимодействие этих шариков друг с другом.
Использовалось множество передовых аналитических методов, чтобы отразить рассеянный свет на частицы и рассчитать их изменение импульса. Ранее такие расчеты предполагали, что изменения импульса будут одинаковыми повсюду, но расчеты команды подтвердили обратное.
Это позволило им измерить больше событий рассеяния. с большей точностью без увеличения вычислительной мощности. Затем они применили свои более точные результаты к моделям для дальнейшего понимания.
«Чтобы получить подробную карту, нам нужно проанализировать множество взаимодействий рассеяния, включающих различные значения изменения импульса протона». — говорит Бхаттачарья.
Невероятно, но реакции верхних и нижних кварков составляют менее 70 процентов вращения протона (мешка). Это говорит о том, что глюоны играют большую роль, чем предполагалось ранее.
Одним из ключевых используемых методов была решеточная квантовая хромодинамика (QCD), который помещает кварки в четырехмерную структуру, чтобы точно смоделировать их с небольшой помощью суперкомпьютера. Оцениваются все возможные взаимодействия, а затем вычисляются различные вероятности каждого из них.
В конечном счете, команда смогла составить карту этого мешка с шариками с разрешением примерно в 10 раз выше, чем предыдущие усилия. Когда дело доходит до такой фундаментальной физики, более высокое разрешение может иметь огромное значение.
Ученые все еще узнают больше о кварках и о том, как эти фундаментальные частицы заложили основу для всего того, что мы наблюдаем в космосе. Вселенная.
Дальнейшие эксперименты, использующие новые расчеты в качестве основы, уже запланированы для Ускорителя непрерывного электронного луча (CEBAF) и электронно-ионного коллайдера (EIC) — эксперименты, в которых будут изучаться фундаментальные законы природа и сама материя. Эти эксперименты должны помочь подтвердить модели, созданные в ходе этого исследования.
«Эти две взаимодополняющие вещи — теория и эксперимент — должны быть объединены, чтобы получить полное представление о протоне», — говорит физик Джошуа Миллер из Университет Темпл.
Исследование опубликовано в Physical Review D.
Супермассивная черная дыра, 300 миллионов легких лет, на расстоянии астрофизиков в тупике. -> Это само…
Попытка понять сложность мозга немного похожа на попытку понять обширность пространства-она выходит далеко за рамки…
Ученые, пытающиеся обнаружить неуловимую массу нейтрино, крошечные «призрачные частицы», которые могли бы решить некоторые из…
Новые наблюдения показали, что мы ошибались по поводу продолжительности дня на Уране. Это на 28…
1 апреля 2025 года тайваньский производитель TSMC представил наиболее продвинутую в мире микрочип: 2 нанометра…
Контейнер с маслом и водой, разделенный тонкой кожей намагниченных частиц, заинтриговал команду химических инженеров, принимая…