Физики более точно измерили радиус протона — Новости науки

РИА Анонсы . Новенькая разработка дозволила с высочайшей точностью измерить радиус протона способом рассеяния электронов. Опыт проведен в лаборатории Томаса Джефферсона Министерства энергетики США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке).                                             .

© DOE's Jefferson Lab© DOE’s Jefferson Lab

Протон — размеренная простая частичка, входящая в состав ядер атомов всех хим частей. До 2010 года измерения радиуса протона проводились 2-мя разными экспериментальными способами: рассеяния электронов и атомной спектроскопии. В опытах по рассеянию электронов радиус заряда протона определяется по изменению пути электронов опосля того, как они отразились либо рассеялись от протона. В измерениях способом атомной спектроскопии фиксируются переходы меж энергетическими уровнями электронов, крутящихся вокруг ядра, представленного водородом либо дейтерием. Оба эти способа давали значение радиуса протона около 0,88 фемтометра.

В 2010 году физики опробовали новейший вариант способа атомной спектроскопии, заменив электроны на мюоны, которые вращаются намного поближе к протону и наиболее чувствительны к радиусу заряда крайнего. Этот итог отдал значение, которое было на 4 процента меньше — приблизительно 0,84 фемтометра.

Тогда стали писать о том, что, может быть, мюоны ведут взаимодействие с протонами не потому что электроны, и это открывает окно в «новейшую физику», а сам факт несходимости результатов измерений окрестили головоломкой протонного радиуса.

В 2012 году группа ученых под управлением Ашота Гаспаряна (Ashot Gasparian) из Сельскохозяйственного и технического институт штата Северная Каролина собралась в лабораторииТомаса Джефферсона Министерства энергетики США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке), чтоб доработать способ рассеяния электронов и произвести новое и наиболее четкое измерение радиуса заряда протона.

Для проведения опыта, получившего заглавие PRad, была проведена модернизация ускорительного комплекса CEBAF (Continuous Electron Beam Accelerator Facility — ускоритель непрерывных электрических пучков) государственного ускорителя Томаса Джефферсона.

Для увеличения точности новейшего измерения ученые применили три новейших технологических приема. Во-1-х, был разработан новейший тип мишени. Охлажденный газообразный водород направлялся прямо в поток ускоренных электронов с энергией 1,1 и 2,2 ГэВ, что позволило рассеянным электронам двигаться практически беспрепятственно в сенсоры.

Последующим принципиальным нововведением было внедрение для обнаружения рассеянных электронов, возникающих в итоге попадания электронов на протоны либо электроны водорода, калориметра, а не обычного магнитного спектрометра. Гибридный калориметр HyCal определял энергию и положение рассеянных электронов, в то время как газовый электрический сенсор GEM, специально построенный для этого опыта, также обнаруживал позиции электронов, но с еще наиболее высочайшей точностью.

Данные обоих сенсоров сравнивались в настоящем времени, что позволило ученым систематизировать каждое событие как электрон-электронное либо электрон-протонное рассеяние, что существенно уменьшило экспериментальные неопределенности и повысило точность.

Крайним значимым улучшением сделалось размещение этих сенсоров на весьма близком угловом расстоянии — наименее 1-го градуса — от того места, где электрический луч стукнул по водородной мишени.

Измеренный по новейшей методике радиус протона составляет 0,831 фемтометра. Это самое четкое значение на нынешний денек. Оно меньше, чем предшествующее значение, приобретенное способом рассеяния электронов, равное 0,88 фемтометра, и согласуется с плодами мюонной атомной спектроскопии.

«Мы рады, что годы напряженной работы нашего сотрудничества завершаются неплохим результатом, который поможет в решении так именуемой головоломки протонного радиуса», — приводятся в пресс-релизе Министерства энергетики США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке) слова Ашота Гаспаряна.

Не считая того, этот итог должен положить конец рассуждениям о новейшей силе природы, работающей по-разному на электроны и мюоны.

Статья размещена в журнальчике Nature
Источник: РИА Анонсы

Оставьте ответ

Ваш электронный адрес не будет опубликован.