Fiziķi Nupat Atrisināja 35 Gadus Vecu Noslēpumu, Kas Bija Paslēpts Atomu Kodolu Iekšpusē

{h1}

Kvarki atomu iekšpusē pārvietojas lēnāk nekā kvarki brīvi peldošo protonu un neitronu iekšpusē. Bet kāpēc?

Šeit ir noslēpumaina patiesība, ko zinātnieki ir zinājuši kopš 1983. gada: protoni un neitroni darbojas atšķirīgi, atrodoties atomā, salīdzinot ar brīvu peldēšanu caur kosmosu. Proti, subatomiskās daļiņas, kas veido šos protonus un neitronus, ko sauc par kvarkiem, masveidā palēninās, tiklīdz tās ir saistītas tikai ar atomu kodolu.

Fizikiem tas patiešām nepatika, jo neitroni ir neitroni neatkarīgi no tā, vai tie atrodas atoma iekšienē, vai nav. Un protoni ir protoni. Gan protonus, gan neitronus (kas kopā veido daļiņu klasi, ko sauc par "nukleoniem") veido trīs mazākas daļiņas, sauktas par kvarkiem, kuras ir sasaistītas ar spēcīgu spēku.

"Kad jūs ievietojat kvarkus kodolā, tie sāk kustēties lēnāk, un tas ir ļoti dīvaini," sacīja pētījuma līdzautors Or Hens, Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta fiziķis. Tas ir savādi, jo spēcīgā mijiedarbība starp kvarkiem galvenokārt nosaka to ātrumu, turpretī spēki, kas saista kodolu (un darbojas arī uz kvarkiem kodola iekšienē), domājams, ir ļoti vāji, piebilda Henks.

Un nav neviena cita zināma spēka, kam vajadzētu tik intensīvi mainīt kvarku izturēšanos kodolā. Tomēr efekts saglabājas: daļiņu fiziķi to sauc par EMC efektu, kas nosaukts par European Muon Collaboration, grupu, kas to atklāja. Un vēl nesen zinātnieki nebija pārliecināti, kas to izraisīja. [Lielākās neatrisinātās mistērijas fizikā]

Divas kodolu daļiņas parasti savelk kopā ar spēku, kas ir aptuveni 8 miljoni elektronu voltu (8 MeV), kas ir daļiņu enerģijas lielums. Kvarki protonā vai neitronā ir saistīti apmēram ar 1000 MeV. Tāpēc nav jēgas, ka salīdzinoši vieglā kodola mijiedarbība dramatiski ietekmē spēcīgo mijiedarbību kvarku iekšienē, Hans stāstīja WordsSideKick.com.

"Kas ir astoņi blakus 1000?" viņš teica.

Bet EMC efekts neizskatās pēc viegla trieciena no ārēja spēka. Lai arī tas atšķiras dažādos kodolos, "Tas nav līdzīgs pusprocentam. Efekts iznāk no datiem, tiklīdz jūs esat pietiekami radošs, lai izstrādātu eksperimentu tā meklēšanai," sacīja Hens.

Atkarībā no iesaistītā kodola šķietamais nukleonu lielums (kas ir to ātruma funkcija) var mainīties par 10 līdz 20 procentiem. Piemēram, zelta kodolā protoni un neitroni ir par 20 procentiem mazāki nekā tie ir, brīvi peldot.

Teorētiķi nāca klajā ar daudziem dažādiem modeļiem, lai izskaidrotu šeit notiekošo, sacīja Hena.

"Mans draugs jokoja, ka EMC iestājās par" Everybody's Model is Cool ", jo šķita, ka katrs modelis to varētu izskaidrot," viņš sacīja.

Bet laika gaitā fiziķi veica vairāk eksperimentu, pārbaudot šos dažādos modeļus, un viens pēc otra nokrita.

"Neviens nevarēja izskaidrot visus datus, un mums palika liela mīkla. Tagad mums ir daudz datu, mērījumi par to, kā kvarki pārvietojas visu veidu dažādu kodolu iekšienē, un mēs nevarējām izskaidrot, kas notiek.," viņš teica.

Tā vietā, lai mēģinātu izskaidrot visu mīklu vienlaikus, Hens un viņa kolēģi nolēma aplūkot tikai vienu īpašo neitronu un protonu mijiedarbības gadījumu.

Lielākajā daļā gadījumu protoni un neitroni kodolā nepārklājas viens ar otru, tā vietā ievērojot viens otra robežas - kaut arī tie patiešām ir tikai saistīto kvarku sistēmas. Bet dažreiz nukleoni tiek sasaistīti esošajā kodolā un sāk īsi, fiziski pārklāties viens ar otru, kļūstot par to, ko zinātnieki sauc par "savstarpēji saistītiem pāriem". Jebkurā brīdī aptuveni 20 procenti kodolu kodolu šādā veidā pārklājas.

Kad tas notiek, milzīgs enerģijas daudzums plūst starp kvarkiem, būtiski mainot to saistīto struktūru un izturēšanos - parādību, ko izraisa spēcīgs spēks. Pētījumā, kas publicēts 20. februārī žurnālā Nature, pētnieki apgalvoja, ka šī enerģijas plūsma precīzi atspoguļo EMS efektu. [Daļiņu fizikas standarta modelis]

Komanda bombardēja daudz dažādu veidu kodolu ar elektroniem un atklāja tiešu saistību starp šiem nukleonu pāriem un EMC efektu.

Viņu dati stingri liek domāt, ka Henks sacīja, ka vairumā nukleonu esošie kvarki nemaz nemainās, nonākot kodolā. Bet tie nedaudzie, kas iesaistīti nukleonu pāros, tik dramatiski maina savu izturēšanos, ka jebkurā eksperimentā izliekas vidējos rezultātus. Daudzi kvarki, kas iesaiņoti tik mazā telpā, rada dramatiskas spēcīgas spēka sekas. EMS efekts ir tikai nelielu anomāliju rezultāts, nevis visu protonu un neitronu uzvedības izmaiņas.

No šiem datiem komanda ieguva matemātisku funkciju, kas precīzi apraksta, kā EMS efekts izturas no viena kodola uz nākamo.

"Viņi [papīra autori] izteica prognozi, un viņu pareģojums tika vairāk vai mazāk apstiprināts," sacīja Džordža Vašingtona universitātes fiziķis Džeralds Feldmans, kurš tajā pašā Nature numurā rakstīja pavadošo rakstu News & Views, bet nebija iesaistīts pētījumā.

Tas ir pārliecinošs pierādījums tam, ka šis savienošanas efekts ir īstā atbilde uz EMS noslēpumu, Feldmans stāstīja WordsSideKick.com.

Šķiet, ka pēc 35 gadiem daļiņu fiziķi šo problēmu ir atrisinājuši ar pārāk daudziem nelabvēlīgiem risinājumiem. Hēns sacīja, ka viņam un viņa kolēģiem jau ir plānoti turpinājuma eksperimenti, lai vēl dziļāk pārbaudītu šo jautājumu un atklātu jaunas nezināmas patiesības par pārī savienoto nukleonu uzvedību atomu iekšienē.

  • 7 dīvaini fakti par kvarkiem
  • Kas tas ir? Jūsu fizikas jautājumi ir atbildēti
  • Dīvaini Quarks un Muons, Oh My! Dabas smalkākās sadalītās daļiņas

Sākotnēji publicēts Dzīvā zinātne.


Video Papildinājums: .




Pētniecība


Jaunie Plānākie Spoguļi Pasaulē Kvantu 'Eksitonus' Izmanto, Lai Atspoguļotu Gaismu
Jaunie Plānākie Spoguļi Pasaulē Kvantu 'Eksitonus' Izmanto, Lai Atspoguļotu Gaismu

Diy Murgs: Kāpēc Tapešu Noņemšana Ir Kļūda?
Diy Murgs: Kāpēc Tapešu Noņemšana Ir Kļūda?

Zinātne Ziņas


Burkānu Vai Nūju? Abi Strādā, Lai Veicinātu Sadarbību
Burkānu Vai Nūju? Abi Strādā, Lai Veicinātu Sadarbību

Neskatoties Uz Stigmu, '' Electroshock '' Terapija Iegūst Pacienta Atzinību
Neskatoties Uz Stigmu, '' Electroshock '' Terapija Iegūst Pacienta Atzinību

Malumednieki 3 Gadu Laikā Nogalināja Vairāk Nekā 100 000 Ziloņu
Malumednieki 3 Gadu Laikā Nogalināja Vairāk Nekā 100 000 Ziloņu

Poligāmā Laulība Var Būt Slikta Cilvēka Sirdij
Poligāmā Laulība Var Būt Slikta Cilvēka Sirdij

Kā Darbojas Evolūcija - #2
Kā Darbojas Evolūcija - #2


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com