Новости Зеленограда, инфопортал Зеленоград ИНФО
Воскресенье, 17 Ноября, 2019 год
Главная » Наука » В Мире » Физики углубили загадку аномально малых размеров протона

Физики углубили загадку аномально малых размеров протона

Уточненный диаметр протона всё так же не совпадает с предсказаниями Стандартной модели

ТАСС, 6 ноября. Ученые уточнили радиус протона и подтвердили, что размеры этой частицы – 0,831 фемтометра – действительно почти на 10% меньше, чем предсказывает Стандартная модель – теория, которая описывает поведение всех элементарных частиц. Результаты своих замеров и их возможное значение для науки ученые описали в статье для научного журнала Nature.

"Когда появились первые расхождения в замерах радиуса протона, мы надеялись, что они указывают на существование пятой природной силы (речь о фундаментальных взаимодействиях, – электромагнитном, гравитационногом, сильном и слабом, – прим. ТАСС), которая объясняет различия в поведении электронов и мюонов. К сожалению, эти надежды не оправдались – наш эксперимент окончательно закрыл эту возможность", – рассказал один из исследователей, физик из Университета Миссисипи Дипангкар Дутта,.

Это далеко не первая попытка измерить радиус протона. За последние несколько десятилетий ученые уже вычисляли размер протона как напрямую, обстреливая его при помощи пучков электронов, так и косвенным образом, изучая сдвиги в спектре этих частиц при их взаимодействии с электронами и мюонами, тяжелыми "кузенами" носителей отрицательного заряда.

Измерения показали достаточно разные результаты. В первом случае диаметр протона оказался примерно 0,897 фемтометра, триллионных долей миллиметра. Непрямые наблюдения с применением электронов указали на чуть меньшие размеры частицы, 0,8768 фемтометра. Позже, в 2010 году, мюонная методика замеров дала еще меньший размер протона – 0,84184 фемтометра.

Эти расхождения, как считали ученые девять лет назад, могли указывать на то, что в поведении протонов есть следы новой физики, так как подобный разброс в массах, которые вычислены различными путями, нельзя было объяснить в рамках Стандартной модели.

Недавно эти споры возобновились с новой силой после того, как российские и немецкие физики более точно измерили диаметр протона, используя электроны и набор лазеров. Они впервые достоверно указали на то, что он составляет 0,833 фемтометра. Это заметно меньше, чем предсказывает общепринятая теория. Эти же замеры указали на то, что значение одной из важнейших фундаментальных констант физики, постоянной Ридберга, ученые вычисляли неверно.

По следам новой физики

Дутта и его коллеги из российского Института теоретической и экспериментальной физики, а также исследователи из Армении, США и Украины провели серию сверхточных экспериментов первого рода и выяснили, что противоречия в прямых и косвенных замерах были связаны c погрешностями измерений.

Эти опыты ученые провели благодаря ускорителю частиц CEBAF в американской лаборатории Томаса Джефферсона. Он постоянно вырабатывал сверхчистые пучки электронов высокой энергии. Используя этот поток заряженных частиц, физики обстреляли несколько протонов и проследили за тем, как разогнанные носители отрицательного заряда отскакивали от них.

В отличие от прошлых попыток напрямую измерить диаметр протона, эти опыты специалисты проводили в специальных изолированных камерах, которые были максимально защищены от внешней среды и других источников помех. Они были установлены внутри ускорителя таким образом, что луч электронов максимально прямо ударял по облаку атомов водорода. Благодя этому замеры стали рекордно точными.

Новые данные указали на то, что протон еще меньше, чем предполагали ученые – его диаметр составляет 0,831 фемтометра. С одной стороны, это примиряет результаты прямых электронных и косвенных мюонных замеров, позволяя говорить о том, что первые проводились раньше недостаточно точно и что постоянная Ридберга, считавшаяся раньше самой точно измеренной физической константой, действительно была посчитана неверно.

С другой стороны, это открытие углубляет загадку необъяснимо малых размеров частицы, которые не предсказывает теория квантовой электродинамики, описывающая устройство протона, нейтрона и прочих субатомных частиц, а также взаимодействия между ними. Как надеются ученые, к ответу на этот вопрос их приблизят дальнейшие опыты на CEBAF, в рамках которых они планируют провести аналогичные замеры для дейтерия, тяжелого водорода.

Источник

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показанОбязательные для заполнения поля помечены *

*

© 2019 Зеленоград ИНФО – ещё ближе к городу. Все права защищены.


Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru
16:4217 Ноября
 Вс, 2019
WordPress: 58,08MB | MySQL:79 | 0,714sec