20 vjet më vonë, fizikantët janë ende duke zbuluar anomali në eksperimentin e protonit

Fizikantët në Amerikë kanë konfirmuar një matje të çuditshme që u zbulua për herë të parë nga shkencëtarët që hetonin strukturën e brendshme të protoneve dy dekada më parë.

Ky eksperiment i fundit – i kryer në Qendrën Kombëtare të Përshpejtuesit Thomas Jefferson nga një ekip akademikësh kryesisht nga Universiteti Temple në Filadelfia – tregon se modeli standard i përbërjes së protoneve nuk është plotësisht i saktë dhe tregon se shkencëtarët ende nuk i kuptojnë plotësisht protonet. siç supozohet.

Sot kuptohet se protonet dhe grimcat e tjera nënatomike, në përgjithësi, përbëhen nga kuarke, madje edhe grimca më të vogla që mbajnë ngarkesa të pjesshme. Modeli standard i thjeshtuar pretendon se protonet përmbajnë dy kuarkë të ngarkuar pozitivisht dhe një kuarkë të ngarkuar negativisht. Tingëllon e drejtpërdrejtë, apo jo?

Por më realisht, protoni është një rrëmujë e ngatërruar kuarkesh dhe antikuarkesh të panumërt që ndërveprojnë me njëri-tjetrin duke shkëmbyer gluone – një lloj i veçantë grimcash që përfaqëson forcën e fortë që mban kuarkët së bashku për të krijuar një proton.

Megjithatë, as kjo nuk është e gjithë tabloja. Ka diçka të çuditshme që po ndodh brenda grimcave nënatomike dhe ne jemi disa dekada që të kuptojmë se çfarë është ajo.

Në laboratorin Jefferson, ekipi bombardoi hidrogjenin e lëngshëm me elektrone për të studiuar natyrën e brendshme të protonit në çdo atom hidrogjeni, duke përdorur shpërndarjen virtuale të Compton. Elektronet ndërveprojnë me protonet e hidrogjenit, duke bërë që kuarket e protonit të lëshojnë një foton. Detektorët matin se si shpërndahen elektronet dhe fotonet, për të kuptuar pozicionin dhe momentin e kuarkut. Informacioni u jep studiuesve një ide për strukturën e brendshme të protonit dhe një mënyrë për të matur polarizimin elektrik të protonit.

“Ne duam të kuptojmë nënstrukturën e protonit,” tha Ruonan Li, autori i parë i studimit të botuar në Nature dhe një student i diplomuar në Universitetin Temple, në një deklaratë.

“Dhe ne mund ta imagjinojmë atë si një model me tre kuarkë të balancuar në mes. Tani, vendosni protonin në fushën elektrike. Kuarkët kanë ngarkesa pozitive ose negative. Ata do të lëvizin në drejtime të kundërta. Pra, polarizimi elektrik reflekton se si lehtësisht protoni do të shtrembërohet nga fusha elektrike.”

Shtrembërimi tregon se sa mund të shtrihet një proton nën një fushë elektrike. Sipas teorive konvencionale, protonet duhet të bëhen më të ngurtë pasi ato shtrembërohen nga fushat elektrike në energji më të larta. Një grafik që tregon polarizimin elektrik ndaj fuqisë së një fushe elektrike duhet të jetë i qetë – por studiuesit vërejtën një përplasje karakteristike.

Kjo përplasje është matja e çuditshme që ekipi i Tempullit ka konfirmuar.

“Ajo që ne shohim në të vërtetë është se polarizimi elektrik zvogëlohet në mënyrë monotonike në fillim, por në një moment ka një përmirësim lokal të kësaj vetie përpara se të zvogëlohet përsëri,” Nikos Sparveris, bashkëautor i punimit dhe një profesor i asociuar i fizikës në Universitetin Temple, tha për The Register.

“Nuk është e qartë në këtë pikë se cili mund të jetë shkaku i këtij efekti.”

Ekipi mendon se përplasja tregon se disa mekanizma të panjohur mund të ndikojnë disi në forcën e fortë.

“Aludimi i parë për një anomali të tillë u raportua 20 vjet më parë (ishte një eksperiment në MAMI Microtron në Gjermani), por rezultatet erdhën me një pasiguri mjaft të madhe dhe ndërkohë nuk u konfirmuan në mënyrë të pavarur. Në këtë punë ne ishim në gjendje të Në eksperimentin tonë të ri, ne vërtet gjejmë prova për një strukturë në polarizimin elektrik, por ne vëzhgojmë gjysmën e madhësisë në krahasim me atë që u raportua fillimisht”, shtoi ai.

Polarizueshmëria elektrike u jep shkencëtarëve një mënyrë për të hetuar strukturën e brendshme të një protoni dhe forcën që e lidh atë së bashku. “Masjet e raportuara sugjerojnë praninë e një mekanizmi dinamik të ri, ende të pa kuptuar në proton dhe paraqesin sfida të dukshme për teorinë bërthamore,” sipas letrës së ekipit [Arxiv preprint].

Grupi planifikon të kryejë më shumë eksperimente pasuese për të studiuar gungën anormale në detaje. “Ne duhet të identifikojmë formën e një strukture të tillë sa më saktë që të jetë e mundur (është një kontribut i rëndësishëm për teorinë, në përpjekjen për të shpjeguar shkakun e efektit) dhe ne duhet të eliminojmë çdo mundësi që ky efekt mund të jetë një objekt eksperimental. ”, përfundoi Sparveris.