一组物理学家表示,他们已经从复合粒子、夸克和胶子中创建了第一张原子核的相干图像。
20 世纪对于粒子物理学来说是相当忙碌的百年。本世纪初,物理学家认为原子是由质子和电子组成。当詹姆斯·查德威克1932年发现中子的存在,并因此获得诺贝尔奖三年后。
不久之后,科学家们推测质子和中子含有更小的粒子,称为夸克和胶子,可以在更高能量的实验中“看到”它们。在1968年,发现了夸克存在的实验证据,也发现了胶子存在的证据11年后通过电子和正电子碰撞产生三个较重粒子的“射流”,其中一个是由夸克-反夸克对辐射的胶子产生的。
物理学家喜欢粒子加速器,从那时起我们就仔细研究了六种夸克(上夸克、下夸克、奇异夸克、、底部和顶部)以及八种不同类型的胶子。
但有一个问题,即原子核的两种描述不太吻合。物理学家收获主要是用更小的粒子(例如电子)轰击它们。在低能量下,原子核的行为似乎是由质子和中子组成的,但当能量较高时,夸克和胶子的影响对实验者来说变得“可见”。
“到目前为止,对原子核有两种平行的描述,一种是基于我们在低能量下可以看到的质子和中子,另一种是基于夸克和胶子的高能描述,”三人之一的亚历山大·库西纳博士说。参与这项研究的波兰科学院核物理学家(IFJ PAN)的理论家在一份报告中表示陈述。 “在我们的工作中,我们成功地将这两个相距甚远的世界结合在一起。”
该团队查看了实验数据,包括在在 CERN,由部分顿分布函数 (PDF) 描述。在新的分析中,重点关注强相互作用的核子对(质子-中子、质子-质子和中子-中子),研究小组表示,他们能够从部分子中提取有关较小成分(夸克和胶子)结构的信息能量不足以“观察”该子结构的实验。
“在我们的模型中,我们进行了改进以模拟某些核子配对的现象。这是因为我们认识到这种效应也可能与部分子水平相关,”库西纳补充道。 “有趣的是,这使得理论描述在概念上得到简化,这将使我们将来能够更精确地研究单个原子核的部分子分布。”
该研究发表于物理评论快报。