Физики впервые использовали кварки и глюоны для описания свойств атомного ядра
Исследователям впервые удалось применить теоретические модели так, чтобы описать свойства атомных ядер через кварки и глюоны. До сих пор ученые пользовались для этого только протонами и нейтронами.
Прошло почти 100 лет с момента открытия основных компонентов ядер атомов: протонов и нейтронов. Изначально они считались неделимыми, но в 1960-х годах ученые предположили, что при исследованиях на достаточно высоких энергиях протоны и нейтроны раскроют свою внутреннюю структуру — присутствие кварков, постоянно удерживаемых глюонами.
Вскоре существование кварков подтвердили экспериментально. Однако никому не удалось воспроизвести с помощью кварк-глюонных моделей результаты ядерных экспериментов на низких энергиях, когда в атомных ядрах видны только протоны и нейтроны.
Эксперименты показывают, что при относительно низких энергиях атомные ядра ведут себя так, будто они состоят из нуклонов — протонов и нейтронов, — тогда как при высоких энергиях в атомных ядрах «видны» кварки и глюоны. Результаты столкновений атомных ядер с электронами достаточно хорошо воспроизводятся с использованием моделей, предполагающих существование только нуклонов для описания низкоэнергетических столкновений или только партонов — кварков и глюонов — для высокоэнергетических столкновений. Этот многолетний тупик преодолели ученые из международной коллаборации nCTEQ по кварк-глюонным распределениям.
Физики из Института атомной физики Польской академии наук воспользовались данными о высокоэнергетических столкновениях, включая собранные на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе. Основной целью стало изучение партонной структуры атомных ядер на высоких энергиях, которая сегодня описывается функциями распределения партонов (parton distribution functions, PDFs).
Эти функции используются для отображения распределения кварков и глюонов внутри протонов и нейтронов и по всему атомному ядру. С помощью функций PDF для атомного ядра можно экспериментально определить вероятность образования конкретной частицы при столкновении электрона или протона с ядром.
Предложенный в новой научной работе подход расширяет описание функций распределения партонов. Ученые вдохновились применяемыми для описания низкоэнергетических столкновений ядерными моделями. В них предполагается, что протоны и нейтроны объединяются в сильно взаимодействующие коррелированные пары нуклонов: протон — нейтрон, протон — протон и нейтрон — нейтрон.
Новый подход позволил определить для 18 изученных атомных ядер функции распределения партонов в атомных ядрах, распределения партонов в коррелированных парах нуклонов и даже количество таких коррелированных пар. Результаты подтвердили наблюдение, известное из низкоэнергетических экспериментов: большинство коррелированных пар — это пары протон — нейтрон.
Преимущество предложенного подхода заключается в том, что он обеспечивает более точное описание экспериментальных данных по сравнению с традиционными методами, используемыми для определения распределений партонов в атомных ядрах. Исследователи внесли улучшения для моделирования явления спаривания определенных нуклонов. Они признали, что этот эффект может иметь значение на уровне партонов. Это дало концептуально упростить теоретическое описание, что в будущем должно позволить нам точнее изучать распределения партонов для отдельных атомных ядер.
Согласие теоретических предсказаний с экспериментальными данными означает, что, применяя партонную модель и данные из области высоких энергий, впервые удалось воспроизвести поведение атомных ядер. До сих пор оно объяснялось исключительно нуклонным описанием и данными низкоэнергетических столкновений. Результаты описанных исследований открывают новые перспективы для лучшего понимания структуры атомного ядра, объединяя его высоко- и низкоэнергетические аспекты.
Научная работа опубликована в журнале Physical Review Letters.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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