Neutrinos는 놀라운 측정에서 양성자의 구조를 조사합니다.

박사 후 연구원의 대담한 제안에 따라 국제 팀은 중성미자 산란을 사용하여 양성자의 내부 구조를 조사하는 강력한 기술을 발견했습니다. 카이 테이진 Rochester 대학의 Fermilab의 MINERvA 실험에 참여한 동료들은 검출기의 플라스틱 표적에 의해 산란된 중성미자에서 양성자에 대한 정보를 추출할 수 있는 방법을 보여주었습니다.

1950년대 초반에 물리학자들은 양성자의 크기를 결정하기 위해 고에너지 전자빔을 사용했습니다. 이러한 전자가 표적에서 어떻게 산란하는지 측정함으로써 연구원들은 이후 양성자의 내부 구조를 조사하고 구성 쿼크의 전하 분포를 자세히 측정했습니다.

원칙적으로 Fermilab에서 생성된 빔과 같은 중성미자 빔을 사용하여 유사한 측정이 가능해야 합니다. 전하가 없고 질량이 거의 없음에도 불구하고 빔에 있는 중성미자의 극소량은 양성자와 상호 작용하고 특정 각도로 산란됩니다. 이 산란을 측정할 수 있다면 양성자 구조 탐색에서 전자 산란 실험을 보완할 뿐만 아니라; 그것은 또한 중성미자와 양성자가 어떻게 상호 작용하는지에 대한 중요한 새로운 통찰력을 제공할 수 있습니다.

너무 확산

지금까지 연구원들은 중성미자 빔을 기체 수소 표적으로 발사할 가능성만을 고려했습니다. 그러나 이러한 표적의 양성자는 너무 확산되어 기존 실험 기술을 사용하여 결정적인 결과를 얻을 수 있을 만큼 충분히 많은 수의 중성미자를 산란시킬 수 없습니다.

새로운 연구에서 Cai 팀은 거의 우연히 이 문제에 대한 해결책을 찾았습니다. 물리학자들은 현재 Fermilab의 MINERvA 실험을 통해 플라스틱 신틸레이터 타겟에 입자의 고에너지 빔을 발사하여 중성미자를 연구하고 있습니다. 이들은 많은 수소와 탄소를 포함하는 조밀하고 고체 중합체입니다.

탄소 빼기

Cai는 이 고체 타겟의 수소 원자가 수소 가스에 있는 것보다 훨씬 더 조밀하게 채워져 있다는 것을 깨달았습니다. MINERvA의 검출기에서 탄소 원자에 의해 산란된 중성미자를 측정에서 뺄 수 있다면, 그는 팀이 수소 핵에 의해 산란된 신호를 남길 것이라고 제안했습니다.

새로운 실험에서 양성자의 수수께끼 같은 전자기 구조가 관찰되었습니다.

수소보다 탄소에 의해 훨씬 더 많은 중성미자가 산란되기 때문에 Cai의 동료 중 다수는 이 제안을 확신하지 못했습니다. 그의 아이디어를 테스트하기 위해 연구원들은 MINERvA에서 XNUMX년간의 중성미자 산란 측정에서 시뮬레이션된 중성미자-탄소 상호 작용을 뺍니다. Cai가 예측한 대로 전자 산란 실험 결과와 매우 유사한 산란 데이터가 남았습니다. 이는 그들의 기술이 의도한 대로 작동했음을 분명히 나타냅니다.

이 초기 성공을 기반으로 팀은 이제 접근 방식이 양성자의 내부 구조에 대한 더 깊은 통찰력으로 이어질 수 있기를 희망합니다. 그것은 연구자들이 중성미자의 성질을 둘러싼 많은 남아있는 질문에 답하는 데 한 걸음 더 다가갈 수 있게 해줄 것입니다. 여기에는 뉴트리노가 다른 유형의 물질과 포착하기 어려운 상호 작용 및 뉴트리노 진동을 통한 자발적 변형이 포함됩니다.

연구는 다음에 설명되어 있습니다. 자연.

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• 출처: https://physicsworld.com/a/neutrinos-probe-the-protons-structure-in-surprising-measurement/