Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики изучили нуклоны с рекордной точностью благодаря мишени из радиоактивного газа
Ученые использовали тритий в качестве мишени для беспрецедентно точного эксперимента по глубоко неупругому рассеянию электронов. Сложнейшие измерения, занявшие два десятилетия на подготовку, позволили получить новые данные о взаимодействии нуклонов в ядре.
Ядра атомов состоят из нуклонов — протонов и нейтронов, а они состоят из более мелких частиц — кварков. Кварки связаны между собой глюонами, переносчиками сильного ядерного взаимодействия. Протон состоит из двух верхних кварков и одного нижнего, а нейтрон — из одного верхнего и двух нижних» кварков.
Ученые до сих пор не полностью понимают внутреннюю структуру нуклонов. Внутри них непрерывно возникают и исчезают пары кварк — антикварк. Распределение импульса и спина среди всех компонентов нуклонов пока не установлено.
Физики постоянно расширяют понимание ядерной физики и нуклонов через эксперименты на ускорителях элементарных частиц. Участники эксперимента MARATHON, проведенного коллаборацией ученых Jefferson Lab Hall A Tritium Collaboration, опубликовали новое точное измерение отношения функций структуры нейтрона и протона (F₂ⁿ/F₂ᵖ), которое описывает распределение импульса среди кварков внутри нуклонов. Полученные учеными данные открывают новые возможности для проверки моделей Квантовой Хромодинамики. Статья об этом опубликована в Physical Review Letters.
MARATHON — своеобразная аббревиатура очень точного описания эксперимента (Measurement of the F₂ⁿ/F₂ᵖ, d/u Ratios and A=3 EMC Effect in Deep Inelastic Scattering off Tritium and Helium-3 Mirror Nuclei). На русский это переводится как «измерение соотношений функций F₂ⁿ/F₂ᵖ, кварков d/u и EMC-эффекта для ядер с массовым числом A=3 при глубоком неупругом рассеянии на зеркальных ядрах трития и гелия-3».
Ученые направляли на атомные ядра трития и гелия-3 в виде мишеней пучок электронов, разогнанных до больших скоростей и соответственно высоких энергий. При этом столкновении нуклоны в ядрах разрушаются, энергия электрона передается отдельным кваркам. По тому, как рассеивается электронный пучок, ученые могут узнать о процессах внутри протонов и нейтронов. Это — глубокое неупругое рассеяние.
Физики используют для эксперимента ядра гелия-3 и трития, радиоактивного изотопа водорода. Их ядра зеркальные, оба с массовым числом три. Тритиевое состоит из одного протона и двух нейтронов, ядро гелия-3 — из одного нейтрона и двух протонов. Ядра простые по составу, при этом их зеркальность позволяет уменьшить ошибки и погрешности при обработке данных эксперимента.
Структурные функции нейтронов и протонов, F₂ⁿ и F₂ᵖ содержат важную информацию о распределении импульсов среди верхних и нижних кварков. Соотношение таких функций F₂ⁿ/F₂ᵖ предсказано в рамках Квантовой Хромодинамики, фундамента современной теории физики элементарных частиц. Соотношение нижних и верхних кварков, d/u, вычислили через структурные функции. По нему ученые проверили модель строения нуклонов.
EMC-эффект состоит в том, что структурные функции отдельных нуклонов не складываются в структурную функцию всего ядра. Свободные протоны и нейтроны ведут себя иначе, чем скомпонованные в ядро. Природа эффекта физикам не известна. До этого эксперимента физики проводили подобные измерения для ядер с массовыми числами A=2 и А=4.
«Причины изменений свободных нуклонов при соединении их в ядро до сих пор не выяснены. Теоретики утверждали, что измерение EMC-эффекта для зеркальных ядер трития и гелия-3 будет критически важна для его объяснения», — рассказал Макис Петратос (Makis Petratos), пресс-секретарь эксперимента MARATHON.
Тритиевую мишень для эксперимента разработала группа JLAB Target Group под руководством Дейва Микинса (Dave Meekins). Он сообщил, что именно этот объект был самой большой проблемой эксперимента. Тритий — радиоактивный газ, для которого понадобилась уникальная одновременно подходящая для эксперимента и безопасная для человека мишень. Это первое использование такого материала в качестве цели за более чем тридцать лет работы коллаборации.
«Понимание ядерного EMC-эффекта и структуры ядерных „малотельных” (малонуклонных) систем остается одной из самых важных проблем современной физики высоких энергий сегодня», — добавил Петратос.
Это измерение, наряду с другими данными, может иметь значительные последствия для изучения ядерной и физики частиц, поскольку поможет улучшить модели структуры нуклонов и проверить теоретические предсказания.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
На Меркурии может появиться первый в истории «вечный рассвет»: ученые предложили отправить туда планетоход, который будет постоянно ехать вдоль границы дня и ночи. Подход открывает путь к изучению одного из самых загадочных миров Солнечной системы без риска разрушительного перегрева.
Микробиологи вырастили неизвестный ранее вид Асгард-архей из гиперсоленых микробных матов и впервые сделали 3D-снимки их прямого физического контакта с симбиотическими бактериями. Анализ томограмм показал встречное структурное движение: археи формируют сложную сеть из нитей и отпочковывающихся мембранных пузырьков, а бактерии прокладывают к этой сети прямые белковые нанотрубки. Визуализация подтверждает гипотезу о том, что эукариотические клетки возникли в результате тесного физического и метаболического переплетения двух микроорганизмов.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии