物理学家解决了关于夸克的35年之久的谜团

夸克是宇宙中最小的粒子,它比它们所在的质子和中子的能量水平要小得多。1983年,作为欧洲Muon协作组织(EMC)的一部分,欧洲核子研究中心的物理学家首次观察到了所谓的“EMC效应”:在含有许多质子和中子的铁原子的核中,夸克显着移动比氘中的夸克更慢,氘含有单个质子和中子。

现在,来自特拉维夫大学,麻省理工学院(MIT)和托马斯杰斐逊国家加速器设施的物理学家们都 知道为什么夸克(宇宙的构建块)在原子核内移动得更慢。

“研究人员一直在寻求35年的答案,” TAU Raymond和Beverly Sackler物理与天文学院的Eli Piasetzky教授说 。皮亚茨基教授; Meytal Duer,也是TAU物理学院; 麻省理工学院的Or Hen教授,Barak Schmookler博士和Axel Schmidt博士现在领导了Thomas Jefferson国家加速器设施的国际CLAS协作,以确定EMC效果的解释。他们的结论发表在“ 自然 ”杂志 上。

研究人员发现夸克的速度取决于原子核中形成短程相关对的质子和中子的数量。原子核中存在的这种对越多,原子质子和中子内缓慢移动的夸克数就越多。

具有较大原子核的原子本质上具有更多的质子和中子,因此它们更可能具有更多数量的质子 - 中子对。该团队得出结论,原子越大,它可能包含的对越多。这导致该特定原子中的速度较慢的夸克。

“在短距离相关或SRC对中,原子的质子和中子可以不断地配对,但只是暂时配对,然后分开并分开,”杜尔解释说。“在这个短暂的高能量相互作用中,夸克在它们各自的粒子中可能会有更大的空间。”

该团队的新解释有助于阐明夸克行为中微妙但重要的差异,夸克是可见世界最基本的构建块。

在这项研究中,科学家们在托马斯杰斐逊国家加速器设施的连续电子束加速器设施(CEBAF)上进行了几个月的实验,利用了大型验收光谱仪或CLAS探测器,这是一种四层球形粒子探测器。该实验积累了电子和夸克之间数十亿的相互作用,使研究人员能够根据电子散射后的能量计算每次相互作用中夸克的速度,并比较不同原子间的平均夸克速度。

“这些高动量对是这些缓慢移动的夸克的原因,”Hen教授解释道。“夸克速度减慢多少取决于原子核中SRC对的数量。例如,铅的夸克比铝的速度慢得多,后者本身比铁慢,等等。

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