Wissenschaftler führten ein erfolgreiches Experiment durch, um die Struktur des Neutrons aufzuklären, und erhielten gemischte Ergebnisse
Wie wir aus der Schule wissen, bestehen alle Atomkerne aus Protonen und Neutronen. Aber trotz der Tatsache, dass Wissenschaftler seit fast hundert Jahren über diese elementaren Bausteine des Universums Bescheid wissen, sind alle ihre Eigenschaften immer noch unbekannt.
Insbesondere die Untersuchung des Neutrons ist besonders schwierig. Tatsächlich kennen die Wissenschaftler bis jetzt nicht ihre genaue Größe und nicht einmal die "Lebensdauer". Den Wissenschaftlern ist es jedoch gelungen, eine Reihe von Experimenten durchzuführen, bei denen recht interessante Ergebnisse erzielt wurden.
Messschwierigkeiten und neue Erfahrungen
Es wird angenommen, dass das Neutron aus drei Quarks besteht, die durch Gluonen verbunden sind. Und um die innere Struktur irgendwie zu beschreiben, verwenden Physiker das sogenannte elektromagnetische Formfaktoren (durchschnittliche Verteilung der elektrischen Ladung und Magnetisierung), bestimmt durch die experimentelle durch.
Also, so Professor F. Maas (Teilnehmer des Projekts PRISMA + Exzellenzcluster), eine einzige Messung des Formfaktors auf einer Energieebene ergibt im Großen und Ganzen nichts. Um eine fundierte Schlussfolgerung zu ziehen, müssen Sie Messungen auf verschiedenen Energieniveaus durchführen.
Und hier ist der größte Haken, denn auf manchen Ebenen lassen sich diese Messungen problemlos während des Experiments durchführen und auf einigen Ebenen sind sogenannte „Annihilationstechnologien“ erforderlich.
So haben Wissenschaftler im Rahmen einer neuen Laborstudie BESSIII, die in China durchgeführt wurde, die erforderlichen Daten im Bereich von 2 bis 3,8 GeV recht genau erfasst.
Während der Experimente kollidierten die Ingenieure Elektronen und Positronen in einem Teilchenbeschleuniger und beobachteten, wie nach Vernichtung dieser, wurden völlig neue Teilchenpaare gebildet, darunter Neutronen, und die sogenannten Antineutronen.
Im Vergleich zu früheren Studien gelang es den Wissenschaftlern, die Messgenauigkeit um fast das 60-fache zu steigern, wodurch es möglich wurde, einige "weiße Flecken" auf der Karte der Neutronenformfaktoren auszugleichen. Und außerdem, um ein ziemlich kurioses Phänomen zu entdecken.
Es stellte sich heraus, dass der Graph der Abhängigkeit des Formfaktors vom Energieniveau keinen glatten Kurvenverlauf, sondern eine oszillierende Komponente aufweist. Dabei nimmt die Amplitude der Schwingungen mit steigendem Energieniveau ab.
Protonen verhielten sich ungefähr gleich. Aber ihr Diagramm ist leicht phasenverschoben. Wissenschaftler haben versucht, dieses ungewöhnliche Phänomen durch die recht komplexe Struktur der sogenannten Nukleonen zu erklären. Und nun stehen Theoretiker vor einer schwierigen Aufgabe: ein neues theoretisches Modell zu entwickeln, das ein so ungewöhnliches Verhalten von Elementarteilchen berücksichtigt.
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