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 Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
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