Nötrinolar şaşırtıcı bir ölçümle protonun yapısını araştırıyor

Doktora sonrası bir araştırmacının cesur önerisinin ardından uluslararası bir ekip, nötrino saçılımını kullanarak protonun iç yapısını araştırmak için sağlam bir teknik keşfetti. Teijin Çayı Rochester Üniversitesi'nde ve Fermilab'ın MINERvA deneyi üzerinde çalışan meslektaşları, detektörün plastik hedefi tarafından saçılan nötrinolardan proton hakkındaki bilgilerin nasıl çıkarılabileceğini gösterdiler.

1950'lerin başlarında, fizikçiler protonun boyutunu belirlemek için yüksek enerjili elektron ışınları kullanıyorlardı. Araştırmacılar, bu elektronların hedeflerden nasıl dağıldığını ölçerek, o zamandan beri protonun iç yapısını incelemeyi ve onları oluşturan kuarkların yük dağılımlarını ayrıntılı olarak ölçmeyi başardılar.

Prensip olarak, Fermilab'da üretilen ışın gibi bir nötrino ışını kullanılarak benzer ölçümler de mümkün olmalıdır. Yüksüz ve neredeyse kütlesiz olmasına rağmen, bir ışındaki nötrinoların küçük bir kısmı protonlarla etkileşime girecek ve karakteristik açılarda dağılacaktır. Bu saçılma ölçülebilirse, proton yapılarını araştırmak için elektron saçılımı deneylerini tamamlamakla kalmaz; ayrıca nötrinoların ve protonların nasıl etkileşime girdiğine dair önemli yeni bilgiler sağlayabilir.

Çok dağınık

Şimdiye kadar, araştırmacılar yalnızca nötrino ışınlarını gaz halindeki hidrojen hedeflerine ateşleme olasılığını değerlendirdiler. Bununla birlikte, bu hedeflerdeki protonlar, mevcut deneysel teknikleri kullanarak herhangi bir kesin sonuç elde etmek için nötrinoları yeterince yüksek sayılarda dağıtmak için çok dağınıktır.

Yeni çalışmada Cai'nin ekibi bu soruna neredeyse tesadüfen bir çözüm buldu. Fizikçiler şu anda Fermilab'daki MINERvA deneyini, parçacıkların yüksek enerjili bir ışınını plastik sintilatör hedeflerine ateşleyerek nötrinoları incelemek için kullanıyorlar. Bunlar, bol miktarda hidrojen ve karbon içeren yoğun, katı polimerlerdir.

Karbon çıkarma

Cai, bu katı hedefteki hidrojen atomlarının, hidrojen gazında olduğundan çok daha yoğun bir şekilde paketlendiğini fark etti. MINERvA'nın dedektöründe karbon atomları tarafından saçılan nötrinolar ölçümlerden çıkarılabilseydi, ekibin hidrojen çekirdekleri tarafından saçılan sinyalle baş başa kalacağını öne sürdü.

Proton'un şaşırtıcı elektromanyetik yapısı yeni deneyde gözlemlendi

Karbon tarafından hidrojenden çok daha fazla nötrino saçıldığı için, Cai'nin meslektaşlarının çoğu bu öneriye ikna olmadı. Fikrini test etmek için araştırmacılar, MINERvA'da dokuz yıllık nötrino saçılımı ölçümlerinden simüle edilmiş nötrino-karbon etkileşimlerini çıkardılar. Tam da Cai'nin tahmin ettiği gibi, elektron saçılma deneylerinin sonuçlarına çok benzeyen saçılma verileriyle baş başa kaldılar - bu, tekniklerinin amaçlandığı gibi çalıştığını açıkça gösteriyordu.

Ekip, bu ilk başarıya dayanarak, şimdi yaklaşımın protonun iç yapısına ilişkin daha derin içgörülere yol açabileceğini umuyor. Araştırmacıları, nötrinoların doğasını çevreleyen kalan birçok soruyu yanıtlamaya bir adım daha yaklaştırabilir. Bu, nötrinonun diğer madde türleri ile zorlu etkileşimini ve bunların nötrino salınımı yoluyla kendiliğinden dönüşümünü içerir.

Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: Tabiat.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/neutrinos-probe-the-protons-structure-in-surprising-measurement/