نوترینوها ساختار پروتون را با اندازه گیری شگفت انگیزی بررسی می کنند

به دنبال پیشنهاد جسورانه یک محقق فوق دکتری، یک تیم بین المللی تکنیکی قوی برای کاوش در ساختار داخلی پروتون با استفاده از پراکندگی نوترینو کشف کردند. تیجین کای در دانشگاه روچستر و همکارانش که روی آزمایش MINERvA Fermilab کار می کنند نشان داده اند که چگونه می توان اطلاعات مربوط به پروتون را از نوترینوهایی که توسط هدف پلاستیکی آشکارساز پراکنده شده اند استخراج کرد.

در اوایل دهه 1950، فیزیکدانان از پرتوهای الکترونی پرانرژی برای تعیین اندازه پروتون استفاده می کردند. با اندازه‌گیری نحوه پراکندگی این الکترون‌ها از اهداف، محققان موفق شدند ساختار داخلی پروتون را بررسی کنند و توزیع بار کوارک‌های تشکیل‌دهنده آن‌ها را با جزئیات اندازه‌گیری کنند.

در اصل، اندازه‌گیری‌های مشابه نیز باید با استفاده از پرتوی از نوترینوها، مانند پرتو تولید شده در Fermilab، امکان‌پذیر باشد. علیرغم اینکه بدون بار و تقریباً بدون جرم هستند، بخش کوچکی از نوترینوها در یک پرتو با پروتون ها برهم کنش می کنند و در زوایای مشخص پراکنده می شوند. اگر بتوان این پراکندگی را اندازه گیری کرد، نه تنها آزمایشات پراکندگی الکترون در کاوش ساختارهای پروتون را تکمیل خواهد کرد. همچنین ممکن است بینش های جدید مهمی در مورد نحوه تعامل نوترینوها و پروتون ها ارائه دهد.

خیلی پراکنده

تاکنون محققان تنها امکان شلیک پرتوهای نوترینو به اهداف هیدروژنی گازی را در نظر گرفته اند. با این حال، پروتون‌های موجود در این اهداف بسیار پراکنده هستند و نمی‌توانند نوترینوها را با تعداد کافی پراکنده کنند تا با استفاده از تکنیک‌های تجربی موجود، نتایج قطعی به دست آورند.

در مطالعه جدید، تیم Cai تقریباً به طور تصادفی راه حلی برای این مشکل پیدا کردند. فیزیکدانان در حال حاضر از آزمایش MINERvA در Fermilab برای مطالعه نوترینوها با پرتاب پرتوی پرانرژی از ذرات به اهداف سوسوزن پلاستیکی استفاده می کنند. اینها پلیمرهای متراکم و جامد هستند که حاوی مقدار زیادی هیدروژن و کربن هستند.

کم کردن کربن

کای متوجه شد که اتم های هیدروژن در این هدف جامد به مراتب متراکم تر از گاز هیدروژن هستند. اگر نوترینوهای پراکنده شده توسط اتم‌های کربن در آشکارساز MINERvA را بتوان از اندازه‌گیری‌ها کم کرد، او پیشنهاد کرد که سیگنال پراکنده شده توسط هسته‌های هیدروژن برای تیم باقی بماند.

ساختار الکترومغناطیسی گیج کننده پروتون در آزمایش جدید مشاهده شده است

از آنجایی که نوترینوهای بسیار بیشتری توسط کربن پراکنده می شوند تا هیدروژن، بسیاری از همکاران کای با این پیشنهاد قانع نشدند. برای آزمایش ایده او، محققان برهمکنش های شبیه سازی شده نوترینو-کربن را از XNUMX سال اندازه گیری پراکندگی نوترینو در MINERvA کم کردند. همانطور که Cai پیش‌بینی کرد، آنها با داده‌های پراکنده‌ای باقی ماندند که شباهت زیادی به نتایج آزمایش‌های پراکندگی الکترون داشت - که به وضوح نشان می‌دهد که تکنیک آنها همانطور که در نظر گرفته شده بود کار کرده است.

بر اساس این موفقیت اولیه، تیم اکنون امیدوار است که این رویکرد بتواند به بینش عمیق‌تری در مورد ساختار داخلی پروتون منجر شود. این می تواند محققان را یک قدم به پاسخ به بسیاری از سؤالات باقی مانده در مورد ماهیت نوترینوها نزدیک کند. این شامل برهمکنش گریزان نوترینو با انواع دیگر مواد و تبدیل خود به خودی آنها از طریق نوسانات نوترینو است.

تحقیق در شرح داده شده است طبیعت.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/neutrinos-probe-the-protons-structure-in-surprising-measurement/