物理学家证实质子结构的障碍

物理学家证实质子结构的障碍

学分:Pixabay/CC0 公共领域 核物理学家已经证实,目前对质子结构的描述并非一帆风顺。 美国能源部的托马斯杰斐逊国家加速器设施对质子的电极化率进行了一项新的精确测量,揭示了质子结构探针中的数据存在差异。 虽然在早期的测量中被广泛认为是侥幸,但这种新的、更精确的测量证实了异常的存在,并引发了对其起源的质疑。 该研究刚刚发表在期刊上 自然. 新论文的第一作者、天普大学研究生李若南表示,质子的电极化率的测量揭示了质子在电场中对变形或拉伸的敏感性。 与大小或电荷一样,电极化率是质子结构的基本属性。 更重要的是,质子的电极化率的精确测定可以帮助弥合对质子的不同描述。 根据探测的方式,质子可能表现为不透明的单个粒子,也可能表现为由三个夸克通过强力结合在一起的复合粒子。 “我们想了解质子的子结构。我们可以把它想象成一个中间有三个平衡夸克的模型,”李解释说。 “现在,将质子置于电场中。夸克有正电荷或负电荷。它们会朝相反的方向移动。因此,电极化率反映了质子被电场扭曲的难易程度。” 为了探测这种扭曲,核物理学家使用了一种称为虚拟康普顿散射的过程。 它从杰斐逊实验室的连续电子束加速器设施(美国能源部科学办公室用户设施)中精心控制的高能电子束开始。 电子被发送撞击质子。 在虚拟康普顿散射中,电子通过发射高能光子或光粒子与其他粒子相互作用。 电子的能量决定了它发射的光子的能量,这也决定了光子如何与其他粒子相互作用。 能量较低的光子可能会从质子表面反弹,而能量较高的光子会在质子内部爆炸,与其中一个夸克相互作用。 理论预测,当这些光子-夸克相互作用从低能量到高能量绘制时,它们会形成一条平滑的曲线。…

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