核科学者は、現在の陽子構造の説明が完全ではないことを確認しました。 での陽子の電気分極率の新しい精密測定によると、陽子の構造のプローブのデータが増加しています。 米国エネルギー省のトーマス・ジェファーソン国立加速器施設.
陽子の構造がどのように変形するかの精密測定 電界 は、陽子データの原因不明のスパイクに関する新しい詳細を明らかにしました。 プロトンの電気分極率の大きさは、 陽子 電場で変形または伸張することです。 また、異常の存在を確認し、その起源について疑問を投げかけました。
さらに、プロトンの電気分極率の正確な評価は、プロトンのさまざまな説明の間のギャップを埋めるのに役立ちます。 陽子は、単一の不透明な粒子または複合粒子のように見える場合があります。 XNUMXつのクォーク 探り方によっては強い力で結ばれている。
新しい論文の筆頭著者であり、テンプル大学の大学院生である Ruonan Li 氏は、次のように述べています。 「私たちは陽子の部分構造を理解したいと思っています。 そして、中間にバランスのとれた XNUMX つのクォークがあるモデルのように想像できます。 次に、プロトンを電場に入れます。 クォークは正または負の電荷を持っています。 それらは反対方向に移動します。 したがって、電気分極率は、 電界 陽子を歪めます。」
核科学者は、仮想コンプトン散乱として知られる手法を利用して、この歪みを調べました。 それは、ジェファーソン研究所の連続電子ビーム加速器施設からの綿密に調整された強力な電子ビームから始まります。 電子は陽子に衝突して送られます。
仮想コンプトン散乱では、電子はエネルギーのある光子または光の粒子を放出することにより、他の粒子と相互作用します。 電子のエネルギーは、電子が放出する光子のエネルギーを決定し、それは光子が他の粒子とどのように相互作用するかも決定します。
よりエネルギーの高い光子が陽子の内部で発射され、陽子の XNUMX つと結合します。 クオーク、より低いエネルギーの光子は陽子の表面から跳ね返る可能性があります。 理論によれば、これらの光子とクォークの相互作用を低エネルギーから高エネルギーにプロットすると、滑らかな曲線が現れます。
テンプル大学の物理学准教授で実験のスポークスパーソンであるニコス・スパベリスは、この単純な図は精査に耐えられないと述べた. 代わりに、測定により、まだ説明されていない隆起が明らかになりました。
「分極率の大きさが局所的に増強されていることがわかります。 予想通り、エネルギーが増加するにつれて分極率は減少します。 そして、ある時点で、下降する前に一時的に上昇しているように見えます。 現在の理論的理解に基づくと、非常に単純な動作に従う必要があります。 この単純な動作から逸脱したものがあります。 そして、これが現在私たちを困惑させている事実です。」
「この理論は、よりエネルギーの高い電子が、クォークを結合して陽子を作るときに、強い力をより直接的に調査していると予測しています。 核物理学者が陽子のクォークで確認した剛性のこの奇妙なスパイクは、強い力の未知の側面が働いている可能性があることを示しています。」
「現時点で、私たちが見逃しているものがあります。 陽子は、自然界で唯一安定している複合ビルディング ブロックです。 したがって、そこに根本的な何かが欠けていると、すべての物理学に影響または結果をもたらします。」
物理学者は言った、 「次のステップは、この異常の詳細をさらに明らかにし、正確な調査を実施して他の逸脱点をチェックし、異常の原因に関するより多くの情報を提供することです。」
スパーヴェリス と, 「また、この強化の形状を正確に測定する必要があります。 形状は、理論をさらに解明するために重要です。」
ジャーナルリファレンス：
- Li、R.、Sparveris、N.、Atac、H.ら。 測定された陽子電磁構造は、理論的予測から逸脱しています。 自然 （2022）。 DOI： 10.1038/s41586-022-05248-1
