นักวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ยืนยันว่าคำอธิบายปัจจุบันของโครงสร้างโปรตอนยังไม่สมบูรณ์ มีการเพิ่มขึ้นในข้อมูลในโพรบของโครงสร้างของโปรตอน ตามการวัดความแม่นยำใหม่ของการโพลาไรซ์ไฟฟ้าของโปรตอนที่ สิ่งอำนวยความสะดวกเร่งความเร็วแห่งชาติ Thomas Jefferson ของกระทรวงพลังงานสหรัฐ.
การวัดที่แม่นยำว่าโครงสร้างของโปรตอนเปลี่ยนรูปอย่างไรใน สนามไฟฟ้า ได้เปิดเผยรายละเอียดใหม่เกี่ยวกับการเพิ่มขึ้นของข้อมูลโปรตอนที่ไม่สามารถอธิบายได้ ขนาดของความสามารถในการโพลาไรซ์ทางไฟฟ้าของโปรตอนเผยให้เห็นว่า . มีความอ่อนไหวเพียงใด โปรตอน คือการเสียรูปหรือการยืดตัวในสนามไฟฟ้า นอกจากนี้ยังยืนยันการมีอยู่ของความผิดปกติและตั้งคำถามเกี่ยวกับที่มาของมัน
นอกจากนี้ การประเมินที่แม่นยำของความสามารถในการโพลาไรซ์ทางไฟฟ้าของโปรตอนสามารถช่วยเชื่อมช่องว่างระหว่างคำอธิบายต่างๆ ของโปรตอนได้ โปรตอนอาจดูเหมือนอนุภาคทึบแสงเดียวหรืออนุภาคประกอบที่ประกอบด้วย สามควาร์ก ยึดเข้าด้วยกันด้วยกำลังอันแข็งแกร่ง ขึ้นกับว่าจะถูกตรวจสอบอย่างไร
Ruonan Li ผู้เขียนบทความฉบับใหม่และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่ Temple University กล่าวว่า “เราต้องการทำความเข้าใจโครงสร้างพื้นฐานของโปรตอน และเราสามารถจินตนาการได้เหมือนกับแบบจำลองที่มีควาร์กสมดุลสามตัวอยู่ตรงกลาง ตอนนี้ใส่โปรตอนในสนามไฟฟ้า ควาร์กมีประจุบวกหรือลบ พวกเขาจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้น ความสามารถในการโพลาไรซ์ทางไฟฟ้าจึงสะท้อนให้เห็นว่า สนามไฟฟ้า จะบิดเบือนโปรตอน”
นักวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ใช้เทคนิคที่เรียกว่าการกระเจิงของคอมป์ตันเสมือนเพื่อตรวจสอบการบิดเบือนนี้ เริ่มต้นด้วยลำแสงอิเล็กตรอนทรงพลังที่ควบคุมอย่างพิถีพิถันจากศูนย์เร่งลำแสงอิเล็กตรอนแบบต่อเนื่องของเจฟเฟอร์สันแล็บ อิเล็กตรอนถูกส่งไปชนโปรตอน
ในการกระเจิงคอมป์ตันเสมือน อิเล็กตรอนมีปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคอื่นๆ โดยการปล่อยโฟตอนหรืออนุภาคของแสงที่มีพลัง พลังงานของอิเล็กตรอนกำหนดพลังงานของโฟตอนที่ปล่อยออกมา ซึ่งกำหนดว่าโฟตอนมีปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคอื่นๆ อย่างไร
ในขณะที่โฟตอนที่มีพลังมากขึ้นจะยิงเข้าไปในโปรตอนเพื่อมีส่วนร่วมกับหนึ่งในนั้น ควาร์กโฟตอนพลังงานต่ำอาจกระเด้งออกจากผิวโปรตอน ตามทฤษฎี เส้นโค้งเรียบจะปรากฏขึ้นเมื่อปฏิสัมพันธ์ระหว่างโฟตอนและควาร์กเหล่านี้ถูกวางแผนจากพลังงานต่ำถึงพลังงานสูง
Nikos Sparveris รองศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ที่ Temple University และโฆษกของการทดลองกล่าวว่าภาพธรรมดานี้ไม่สามารถพิจารณาได้ การวัดแทนเผยให้เห็นการกระแทกที่ยังไม่ได้อธิบาย
“เราเห็นว่ามีการเพิ่มประสิทธิภาพในระดับท้องถิ่นสำหรับขนาดของโพลาไรซ์ได้ ความสามารถในการโพลาไรซ์จะลดลงเมื่อพลังงานเพิ่มขึ้นตามที่คาดไว้ และเมื่อถึงจุดหนึ่ง ดูเหมือนว่าจะขึ้นอีกครั้งชั่วคราวก่อนที่จะลงไป จากความเข้าใจเชิงทฤษฎีในปัจจุบันของเรา มันควรจะเป็นไปตามพฤติกรรมที่ง่ายมาก เราเห็นบางอย่างที่เบี่ยงเบนไปจากพฤติกรรมง่ายๆ นี้ และนี่คือข้อเท็จจริงที่ทำให้เรางงในตอนนี้”
ทฤษฎีนี้คาดการณ์ว่าอิเล็กตรอนที่มีพลังมากขึ้นจะตรวจสอบแรงที่รุนแรงโดยตรงมากขึ้น เมื่อมันจับควาร์กเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโปรตอน ความแข็งกระด้างแปลก ๆ นี้ซึ่งนักฟิสิกส์นิวเคลียร์ได้ยืนยันในควาร์กของโปรตอนส่งสัญญาณว่าด้านที่ไม่รู้จักของแรงอย่างแรงอาจกำลังทำงานอยู่”
“มีบางสิ่งที่เราขาดหายไป ณ จุดนี้ โปรตอนเป็นส่วนประกอบเดียวในธรรมชาติที่มีความเสถียร ดังนั้นหากเราขาดสิ่งพื้นฐานบางอย่างไป มันจะมีผลกระทบหรือผลที่ตามมาสำหรับฟิสิกส์ทั้งหมด”
นักฟิสิกส์กล่าวว่า "ขั้นตอนต่อไปคือการแซวรายละเอียดเพิ่มเติมของความผิดปกตินี้และดำเนินการตรวจสอบที่แม่นยำเพื่อตรวจสอบจุดเบี่ยงเบนอื่น ๆ และเพื่อให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับแหล่งที่มาของความผิดปกติ"
สปาร์เวอริส กล่าวว่า, “เรายังต้องวัดรูปร่างของการเพิ่มประสิทธิภาพนี้อย่างแม่นยำ รูปร่างมีความสำคัญต่อการอธิบายทฤษฎีเพิ่มเติม”
การอ้างอิงวารสาร:
- Li, R. , Sparveris, N. , Atac, H. et al. โครงสร้างแม่เหล็กไฟฟ้าของโปรตอนที่วัดได้เบี่ยงเบนไปจากการคาดคะเนทางทฤษฎี ธรรมชาติ (2022). ดอย: 10.1038/s41586-022-05248-1
