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 Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.
Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Вода в реке может выглядеть абсолютно чистой и прозрачной, но настоящее «досье» на экологическое состояние региона часто скрыто не в ней, а под ней — в донных отложениях. Это своеобразный химический архив, который накапливает все, что попадало в водоем на протяжении десятилетий. Ученые Южного федерального университета взяли на себя труд расшифровать этот архив в глобальном масштабе: они собрали и систематизировали все современные научные данные о том, как токсичные продукты горения оседают на дне рек и озер по всему миру. Результат этой работы позволил впервые увидеть полную картину загрязнения пресноводных экосистем — от Нижнего Дона и сибирских арктических рек до Амазонки, Нила и Миссисипи.
Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Приблизительно 130 миллионов лет назад, когда по земле бродили динозавры, какое-то млекопитающее пробежало по влажной песчаной дюне на территории современной южной части Бразилии. Размер оставленных этим древним существом следов поразил палеонтологов.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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