Если ваши знания физики остались на уровне школьной программы, вам предстоит многое наверстать.
Группа физиков утверждает, что им удалось создать первую целостную картину атомных ядер, основанную на их составных частицах – кварках и глюонах.
XX век был насыщенным столетием для физики элементарных частиц. В начале века ученые считали, что атомы состоят из протонов и электронов. Это представление об атомном ядре изменилось в 1932 году, когда Джеймс Чедвик открыл существование нейтрона, за что три года спустя получил Нобелевскую премию.
Вскоре после этого ученые предположили, что протоны и нейтроны содержат более мелкие частицы, известные как кварки и глюоны, которые можно «увидеть» в экспериментах с более высокими энергиями. В 1968 году были найдены экспериментальные доказательства существования кварков, а 11 лет спустя – глюонов. Это произошло благодаря столкновению электронов и позитронов, в результате которого образовались три «струи» более тяжелых частиц, одна из которых была порождена глюоном, излученным кварк-антикварковой парой.
Физики обожают ускорители частиц, и с тех пор мы хорошо изучили шесть ароматов кварков (верхний, нижний, странный, очарованный, прелестный и истинный) и восемь различных типов глюонов.
Но есть одна проблема: два описания ядра атома плохо сочетаются друг с другом. Физики получают знания об атомных ядрах, главным образом, бомбардируя их более мелкими частицами, такими как электроны. При низких энергиях ядро атома ведет себя так, как если бы оно состояло из протонов и нейтронов, но при более высоких энергиях влияние кварков и глюонов становится «видимым» для экспериментатора.
«До сих пор существовало два параллельных описания атомных ядер: одно, основанное на протонах и нейтронах, которые мы можем видеть при низких энергиях, и другое, для высоких энергий, основанное на кварках и глюонах», – сказал в своем заявлении доктор Александр Кусина, один из трех теоретиков из Института ядерной физики Польской академии наук (IFJ PAN), участвовавших в исследовании. «В нашей работе нам удалось объединить эти два, до сих пор разделенных, мира».
Команда изучила данные экспериментов, в том числе проведенных на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе, которые описываются функциями распределения партонов. В новом анализе, сосредоточившись на сильно взаимодействующих парах нуклонов (протон-нейтрон, протон-протон и нейтрон-нейтрон), команде удалось извлечь информацию о структуре более мелких компонентов (кварков и глюонов) из экспериментов с партонами, энергия которых была недостаточна для непосредственного «наблюдения» этой подструктуры.
«В нашей модели мы усовершенствовали симуляцию феномена парного взаимодействия некоторых нуклонов. Мы сделали это потому, что поняли, что этот эффект может быть также актуален на уровне партонов», – добавил Кусина. «Интересно, что это позволило концептуально упростить теоретическое описание, что в будущем позволит нам более точно изучать распределения партонов для отдельных атомных ядер».
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Читайте также: Субатомная головоломка: скрывают ли кварки и лептоны еще один уровень материи?
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.