Neutrino menyelidiki struktur proton dalam pengukuran yang mengejutkan

Mengikuti saran berani dari peneliti postdoc, tim internasional telah menemukan teknik yang kuat untuk menyelidiki struktur internal proton dengan menggunakan hamburan neutrino. Teijin Cai di University of Rochester dan rekannya yang mengerjakan eksperimen MINERvA Fermilab telah menunjukkan bagaimana informasi tentang proton dapat diekstraksi dari neutrino yang telah dihamburkan oleh target plastik detektor.

Pada awal 1950-an, fisikawan menggunakan berkas elektron berenergi tinggi untuk menentukan ukuran proton. Dengan mengukur bagaimana elektron-elektron ini menyebar dari target, para peneliti berhasil menyelidiki struktur interior proton dan mengukur distribusi muatan quark konstituennya secara rinci.

Pada prinsipnya, pengukuran serupa juga dapat dilakukan dengan menggunakan sinar neutrino, seperti sinar yang dihasilkan di Fermilab. Meskipun tidak bermuatan dan hampir tidak bermassa, sebagian kecil neutrino dalam sinar akan berinteraksi dengan proton, dan menyebar pada sudut yang khas. Jika hamburan ini dapat diukur, itu tidak hanya melengkapi percobaan hamburan elektron dalam menyelidiki struktur proton; itu juga dapat memberikan wawasan baru yang penting tentang bagaimana neutrino dan proton berinteraksi.

Terlalu menyebar

Sejauh ini, para peneliti hanya mempertimbangkan kemungkinan menembakkan sinar neutrino ke target gas hidrogen. Namun, proton dalam target ini terlalu menyebar untuk menyebarkan neutrino dalam jumlah yang cukup tinggi untuk memperoleh hasil konklusif menggunakan teknik eksperimen yang ada.

Dalam studi baru tersebut, tim Cai menemukan solusi untuk masalah ini hampir secara tidak sengaja. Para fisikawan saat ini menggunakan eksperimen MINERvA di Fermilab untuk mempelajari neutrino dengan menembakkan sinar partikel berenergi tinggi ke target sintilator plastik. Ini adalah polimer padat dan padat yang mengandung banyak hidrogen dan karbon.

Mengurangi karbon

Cai menyadari bahwa atom hidrogen dalam target padat ini jauh lebih padat daripada gas hidrogen. Jika neutrino yang dihamburkan oleh atom karbon dalam detektor MINERvA dapat dikurangkan dari pengukuran, dia menyarankan bahwa tim akan mendapatkan sinyal yang dihamburkan oleh inti hidrogen.

Struktur elektromagnetik Proton yang membingungkan diamati dalam eksperimen baru

Karena jauh lebih banyak neutrino yang tersebar oleh karbon dibandingkan hidrogen, banyak rekan Cai yang tidak yakin dengan usulan tersebut. Untuk menguji idenya, para peneliti mengurangi simulasi interaksi neutrino-karbon dari pengukuran hamburan neutrino selama sembilan tahun di MINERvA. Seperti prediksi Cai, mereka mendapatkan data hamburan yang sangat mirip dengan hasil eksperimen hamburan elektron – yang secara jelas menunjukkan bahwa teknik mereka telah berhasil sebagaimana mestinya.

Berdasarkan keberhasilan awal ini, tim sekarang berharap pendekatan tersebut dapat mengarah pada wawasan yang lebih dalam tentang struktur interior proton. Itu bisa membawa para peneliti selangkah lebih dekat untuk menjawab banyak pertanyaan yang tersisa seputar sifat neutrino. Ini termasuk interaksi neutrino yang sulit dipahami dengan jenis materi lain dan transformasi spontannya melalui osilasi neutrino.

Penelitian tersebut dijelaskan dalam Alam.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/neutrinos-probe-the-protons-structure-in-surprising-measurement/