Tuumateadlased on kinnitanud, et praegune prootonite struktuuri kirjeldus ei ole täiuslik. Prootoni struktuuri sondide andmed on suurenenud vastavalt prootoni elektrilise polariseeritavuse uuele täppismõõtmisele. USA energeetikaministeeriumi Thomas Jeffersoni riiklik kiirendikeskus.
Täpsusmõõtmine selle kohta, kuidas prootoni struktuur deformeerub elektriväli on paljastanud uusi üksikasju prootoniandmete seletamatu hüppe kohta. Prootonite elektrilise polariseeritavuse suurused näitavad, kui vastuvõtlik on prooton on deformatsioon või venitamine elektriväljas. Samuti kinnitas see anomaalia olemasolu ja tekitas küsimusi selle päritolu kohta.
Lisaks võib prootonite elektrilise polariseeritavuse täpne hindamine aidata ületada lõhet prootoni erinevate selgituste vahel. Prooton võib tunduda üksiku läbipaistmatu osakesena või komposiitosakesena, mis koosneb kolm kvarki mida hoiab koos tugev jõud, olenevalt sellest, kuidas seda sondeeritakse.
Ruonan Li, uue artikli esimene autor ja Temple'i ülikooli kraadiõppur, ütles: "Me tahame mõista prootoni alamstruktuuri. Ja me võime seda ette kujutada mudelina, mille keskel on kolm tasakaalustatud kvarki. Nüüd pange prooton elektrivälja. Kvarkidel on positiivsed või negatiivsed laengud. Nad hakkavad liikuma vastassuundades. Niisiis, elektriline polariseeritavus peegeldab seda, kui kergesti see on elektriväli moonutab prootonit."
Tuumateadlased kasutasid selle moonutuse uurimiseks tehnikat, mida tuntakse kui virtuaalset Comptoni hajumist. See algab Jefferson Labi pideva elektronkiire kiirendi hoolikalt reguleeritud võimsate elektronide kiirega. Elektronid saadetakse prootonitesse põrkuvalt.
Virtuaalse Comptoni hajumise korral interakteeruvad elektronid teiste osakestega, kiirgades energeetilise footoni või valgusosakese. Elektroni energia määrab tema kiiratava footoni energia, mis määrab ka selle, kuidas footon suhtleb teiste osakestega.
Samal ajal kui energilisemad footonid tulistavad prootoni sees, et suhelda ühega sellest kvarke, võivad madalama energiaga footonid prootoni pinnalt tagasi põrgata. Teooria kohaselt tekib sujuv kõver, kui need footon-kvargi vastasmõjud on joonistatud madalamalt energialt kõrgemale.
Temple'i ülikooli füüsika dotsent ja eksperimendi pressiesindaja Nikos Sparveris ütles, et see lihtne pilt ei talunud kontrolli. Mõõtmised näitasid hoopis seni seletamatut muhku.
"Näeme, et polariseeritavuse ulatus on lokaalselt paranenud. Polariseeritavus väheneb, kui energia suureneb, nagu oodatud. Ja mingil hetkel tundub, et see tõuseb ajutiselt uuesti, enne kui see langeb. Meie praeguse teoreetilise arusaama põhjal peaks see järgima väga lihtsat käitumist. Me näeme midagi, mis kaldub sellest lihtsast käitumisest kõrvale. Ja see on tõsiasi, mis meid hetkel hämmeldab.
"Teooria ennustab, et energilisemad elektronid uurivad otsesemalt tugevat jõudu, kuna see seob kvarke prootoni moodustamiseks. See kummaline jäikuse nael, mida tuumafüüsikud on nüüd prootoni kvarkides kinnitanud, annab märku, et tugeva jõu tundmatu tahk võib toimida.
"Meil on praegu midagi puudu. Prooton on looduses ainus stabiilne komposiit ehitusplokk. Seega, kui meil on seal midagi fundamentaalset puudu, on sellel mõju või tagajärjed kogu füüsikale.
Füüsikud ütlesid, "Järgmine samm on selle anomaalia üksikasjade väljaselgitamine ja täppissondid, et kontrollida muid kõrvalekaldepunkte ja anda rohkem teavet anomaalia allika kohta."
Sparveris ütles, "Samuti peame täpselt mõõtma selle lisaseadme kuju. Kuju on oluline teooria edasiseks selgitamiseks.
Ajakirja viide:
- Li, R., Sparveris, N., Atac, H. et al. Mõõdetud prootoni elektromagnetiline struktuur kaldub kõrvale teoreetilistest prognoosidest. loodus (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05248-1
