آخرین خبرها

فیزیکدانان هسته ای در جستجوی پروتونهای فشرده هستند

پروتون های فشرده
یک آزمایش جدید با استفاده از الکترونهای پرانرژی ، در راستای یافتن “پروتونهای فشرده” پروتونها را از درون یک هسته کربن خارج کرد. اینها پروتونهایی هستند که “فشرده” می شوند به گونه ای که کوارکهای سازنده آنها در یک پیکربندی کوچک قرار دارند و به آنها اجازه می دهد بدون تعامل با پروتونها یا نوترونهای دیگر از هسته خارج شوند ، این یک اثر شفافیت رنگ است. آزمایش جدید ، اندازه گیری ها را به بالاترین سرعتی که تاکنون با الکترون ها کاوش شده است رساند ، اما دریافت که پروتون های حذف شده دقیقاً مانند پروتون های معمولی رفتار می کنند. اعتبار: آزمایشگاه جفرسون DOE

در حالی که پروتون ها هسته هر اتم در جهان را پر می کنند ، گاهی اوقات می توان آنها را به صورت پروتونهای فشرده درآورد و به تنهایی از یک هسته لغزید. مشاهده این پروتونهای فشرده ممکن است بینشی منحصر به فرد در مورد ذرات سازنده جهان ما ایجاد کند.

اکنون ، محققانی که به دنبال این پروتونهای فشرده شده در مرکز شتاب دهنده ملی توماس جفرسون در وزارت انرژی ایالات متحده هستند ، با دست خالی ظاهر شده اند و حاکی از آن است که چیزهای بیشتر از آنچه تصور می شد در مورد این پدیده وجود دارد . نتیجه اخیراً در Physical Review Letters منتشر شده است.

هالی Szumila-Vance ، دانشمند کارکنان آزمایشگاه جفرسون گفت: “ما به دنبال فشردن پروتون به گونه ای بودیم که کوارک های آن در یک پیکربندی در ابعاد کوچک قرار بگیرند. و این کار بسیار سختی است.”

پروتون ها از سه کوارک ساخته شده اند که توسط نیروی قوی به هم متصل شده اند. در یک پروتون معمولی ، نیروی قوی آنقدر قوی است که به بیرون نشت می کند و باعث می شود پروتون به سایر پروتون ها و نوترون های اطراف آن در هسته بچسبد. این مطابق با کرومودینامیک کوانتوم یا QCD است ، نظریه ای که نحوه تعامل کوارک ها و نیروی قوی را توصیف می کند. در QCD از نیروی قوی به عنوان نیروی رنگی نیز یاد می شود.

با این حال ، QCD همچنین پیش بینی می کند که می توان پروتون را به گونه ای فشرده کرد که کوارک ها محکمتر گره خورده شوند – در واقع آنقدر محکم خود را در نیروی رنگی می پیچند که دیگر از پروتون نشت نمی کند. وقتی این اتفاق می افتد ، پروتون دیگر به ذرات دیگر نمی چسبد و می تواند آزادانه از طریق هسته حرکت کند. به این پدیده “شفافیت رنگ” گفته می شود ، زیرا پروتون در برابر نیروی رنگی ذرات اطراف خود نامرئی شده است.

Szumila-Vance توضیح داد: “این یک پیش بینی اساسی از کرومودینامیک کوانتوم است ، نظریه ای که این ذرات را توصیف می کند.”

یک آزمایش قبلی شفافیت رنگ را در ذرات ساده تر ساخته شده از کوارک به نام پیون نشان می داد. جایی که پروتون ها سه کوارک دارند ، پیون ها فقط دو کوارک دارند. علاوه بر این ، آزمایش دیگری که با پروتون ها انجام شده نیز حاکی از آن است که پروتون ها همچنین ممکن است شفافیت رنگ را در انرژی هایی که در محل تأسیسات اخیراً به روز شده در آزمایشگاه جفرسون قرار دارند ، نشان دهند.

دیپانگکار دوتا ، استاد دانشگاه ایالتی می سی سی پی و سخنگوی این آزمایش گفت: “ما انتظار داشتیم که پروتون ها دقیقاً مانند پایون ها فشرده شوند.” “اما ما به سمت انرژی های بالاتر و بالاتر رفتیم و هنوز آنها را پیدا نمی کنیم.”

این آزمایش یکی از اولین آزمایشاتی بود که به دنبال ارتقا ۱۲GeV خود ، در تسهیلات شتاب دهنده پرتو الکترون پیوسته ، یک دفتر تسهیلات کاربر علوم DOE انجام شد. در این آزمایش ، فیزیکدانان هسته ای الکترونهای پرانرژی را از CEBAF به هسته اتمهای کربن هدایت کردند. آنها سپس الکترونهای خروجی و هر پروتون خارج شده را اندازه گیری کردند.

Szumila-Vance گفت: “این یک آزمایش هیجان انگیز بود که باید بخشی از آن بود. این اولین آزمایشی بود که در سالن تجربی C اجرا شد بعد از اینکه سالن را برای دوازده گیگا الکترون ولت ولتاژ ارتقا دادیم.” “این پروتون های بالاترین تکانه در آزمایشگاه جفرسون و پروتون های با بالاترین مومنتوم تولید شده توسط پراکندگی الکترون بودند.”

Dutta (دوتا) توضیح داد: “در انرژی هایی که ما در حال کاوش هستیم ، پروتون معمولاً از بین می رود و شما به دنبال بقایای پروتون هستید.” “اما در مورد ما ، ما می خواهیم پروتون یک پروتون باقی بماند ، و تنها راهی که می تواند اتفاق بیفتد این است که کوارک ها به نوعی فشرده شوند ، یکدیگر را محکم تر نگه دارند تا بتوانند از هسته فرار کنند.”

در حالی که فیزیکدانان هسته ای چندین هزار پروتون را در این آزمایش مشاهده کردند ، اما آنها نشانه های شفافیت رنگی را در داده های جدید پیدا نکردند.

Szumila-Vance گفت: “من فکر می کنم این به ما می گوید که پروتون از آنچه انتظار داشتیم پیچیده تر است.” “این یک پیش بینی اساسی از این نظریه است. ما می دانیم که باید با کمی انرژی وجود داشته باشد ، اما فقط هنوز نمی دانیم که این اتفاق کجا خواهد افتاد.”

محققان گفتند که گام بعدی درک بهتر پدیده در ذرات ساده تری است که قبلاً مشاهده شده است ، به طوری که می توان پیش بینی های بهتری را برای ذرات پیچیده تر مانند پروتون ها انجام داد.

درباره‌ی journaladmin

علی نوری / دانشجوی مقطع کارشناسی دانشگاه آیت الله بروجردی

حتما ببینید

فیزیکدانان حالت جدید ماده را در یک گاز کوانتومی یک بعدی پیدا می کنند

با افزودن دید و فراست مغناطیسی به یک آزمایش کوانتومی عجیب و غریب ، فیزیکدانان …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.