一組物理學家表示,他們已經從複合粒子、夸克和膠子中創建了第一張原子核的相干圖像。
20 世紀對粒子物理學來說是相當忙碌的百年。本世紀初,物理學家認為原子是由質子和電子組成。當詹姆斯·查德威克1932年發現中子的存在,並因此獲得諾貝爾獎三年後。
不久之後,科學家推測質子和中子含有更小的粒子,稱為夸克和膠子,可以在更高能量的實驗中「看到」它們。在1968年,發現了夸克存在的實驗證據,也發現了膠子存在的證據11年後透過電子和正電子碰撞產生三個較重粒子的“射流”,其中一個是由夸克-反夸克對輻射的膠子產生的。
物理學家喜歡粒子加速器,從那時起我們就仔細研究了六種夸克(上夸克、下夸克、奇異夸克、、底部和頂部)以及八種不同類型的膠子。
但有一個問題,就是原子核的兩種描述不太吻合。物理學家收穫主要是用較小的粒子(例如電子)轟擊它們。在低能量下,原子核的行為似乎是由質子和中子組成的,但當能量較高時,夸克和膠子的影響對實驗者來說變得「可見」。
「到目前為止,對原子核有兩種平行的描述,一種是基於我們在低能量下可以看到的質子和中子,另一種是基於夸克和膠子的高能描述,」三人之一的亞歷山大·庫西納博士說。陳述。 “在我們的工作中,我們成功地將這兩個相距甚遠的世界結合在一起。”
該團隊查看了實驗數據,包括在在 CERN,由部分頓分佈函數 (PDF) 描述。在新的分析中,重點關注強相互作用的核子對(質子-中子、質子-質子和中子-中子),研究小組表示,他們能夠從部分子中提取有關較小成分(夸克和膠子)結構的資訊能量不足以「觀察」該子結構的實驗。
「在我們的模型中,我們進行了改進以模擬某些核子配對的現象。這是因為我們認識到這種效應也可能與部分子層級相關,」庫西納補充道。 “有趣的是,這使得理論描述在概念上得到簡化,這將使我們將來能夠更精確地研究單個原子核的部分子分佈。”
該研究發表於物理評論快報。