In der Mitte des 20. Jahrhunderts begannen die Wissenschaftler zu verstehen, dass elementare Partikel - Proton und Neutron nicht so einfach sind. Sie bestehen nicht nur aus mehr Miniatur-"Ziegeln", sondern ständige komplexe Wechselwirkungen von grundlegenden Partikeln erfolgen immer noch in ihnen. Somit stellte nach den Ergebnissen der Studien der Protonstruktur in den 1960er Jahren heraus, dass es aus drei Komponenten besteht, die später Quarks genannt werden.
Das anfängliche Modell bedeutete, dass im Proton - drei Liter: zwei obere und eins niedriger. Relative Höhenpithets werden von metaphorischen Physiker verwendet, sie helfen nur, die Begriffe einfacher und leicht klarer zu machen. Dieses vereinfachte Modell (es ist jetzt so genannt - "naiv") mit drei Quarks in Proton, die dazu beigetragen haben, viele Effekte zu erläutern, die während der Experimente beobachtet wurden. Aber nicht alles.
Später war es möglich, festzustellen, dass die Anwesenheit von nur drei Quarks die Protonstruktur nicht beschreibt. Wenn kurz gesagt, zeigten eine Reihe von Experimenten in tief inelastischen Kollisionen dieser Partikel, dass alles komplizierter ist. Im Proton gibt es drei "Main" Quark (zwei oben und eins niedriger) sowie viele Paare Quark Antiquarer, die ständig auftreten und vernünftig sind. Das heißt, in der Tat ist ein positiver Nucleon "Suppe" von pterraktisch interagieren von grundlegenden Partikeln.
Aber in diesem Fall ergab sich das Problem: Warum in jedem einzelnen Moment der Zeit drei Quarks im Proton gibt es kein Paar in Form von Antiquark? Dies widerspricht vielen theoretischen Berechnungen und sieht in Bezug auf die Physik äußerst unnatürlich aus. Tatsächlich ist die obige Frage das Wesen der grundlegenden Asymmetrie des Protons.
Und selbst ohne seine Erlaubnis war es immer noch notwendig, die Struktur eines positiven Nucleon zu klären, der in den späten 1990er Jahren der Nosea-Zusammenarbeit (E866) auf der Grundlage des nationalen Beschleunigungslabors von Enrico Fermi (Fermilab) in den Vereinigten Staaten tätig war Zustände. Die Physik stand übertaktete Protonen gegenüber, die zu hohen Energien übertaktet wurden, und erfasste Spuren solcher Ereignisse. Dann war es möglich, die Asymmetrie der Verteilung von Quarks in Protonen für einen relativ engen Bereich durch Quarks der Impulse des "mütterlichen" Partikels zu bestätigen. Und auf der Grundlage dieser Daten wurde ein ferner Weise hergestellt und ließ den eher glaubwürdigen, aber immer noch nicht von praktisch einer Prognose bestätigt: In anderen Bereichen wird der Protonimpuls, der Asymmetrie, der von Quarks getragen wird, verschwinden.
Eine mutige Aussage schüttet die wissenschaftliche Gemeinschaft ziemlich, sondern sah ziemlich vernünftig aus. Eine Reihe von zuvor bearbeiteten Modellen musste also die Schaffung neuer Produkte werfen und machen. Glücklicherweise ist die Essenz der wissenschaftlichen Wissensmethode in ständiger Überprüfung der Ergebnisse. Daher ist ein neues Experiment auf den Kapazitäten ganz in letzter Zeit alles derselbe Fermilab. Und er korrigierte ernsthaft die Kollegen, die vor mehr als 20 Jahren erhielten.
Die Ergebnisse dieser Erfahrung sind die Veröffentlichung in der Peer-Review-Journal-Natur, die ein großes internationales Team von Physikern vorbereitet hat. Es wurde an Spezialisten aus den führenden amerikanischen, taiwanesischen, israelischen und japanischen technologischen Forschungsinstituten sowie der größten physischen Laboratorien der Vereinigten Staaten und Japan teilgenommen. Das Hauptdaten-Array wurde am Fermilab-Beschleuniger innerhalb des E-906 / Seahquest-Experiments gesammelt.
Wenn zwei Protonen mit ausreichend hohen Energien kollidieren, interagieren Quarks in ihnen miteinander. Oder vielmehr vernichtet der Quark eines Protons mit einer Anti-Küste eines anderen oder umgekehrt. Einfach gesetzt ", werden" Suppen "gemischt. Das Produkt einer solchen Annihilation wird virtuell sein (dh es kann nicht direkt erkannt werden) Photon oder Z-Boson, was fast sofort in ein paar entgegengesetzte aufgeladene Myonen bricht. Durch das Fangen dieser Partikel mit Detektoren beurteilen die Wissenschaftler die Merkmale der Interaktion von Quarks.
Für das Experiment, ein Bündel Protonen mit einer Energie von 120 Gigaelektronenvolt (kein Rekord, aber viel), der auf das Ziel von flüssigem Wasserstoff und Deuterium ausgerichtet ist (sie bestehen hauptsächlich aus Protonen). Um nur Myonen zu fixieren und andere Partikelkolliding-Produkte zu filtern, platzierte zwischen Ziel und Detektoren eine Fünf-Meter-Eisenwand. Die Ergebnisse waren beeindruckend: Die etwas oben beschriebene Asymmetrie wurde für Quarks aufbewahrt, die 10% mehr Impuls des gesamten subatomischen Teilchens durchführt.
Natürlich ist dies keine laute Revolution in der Physik, sondern eine ernsthafte experimentelle Bestätigung einer Reihe von Theorien und einer Anwendung zur Anpassung anderer. Die Wissenschaftler haben sich auf die eine oder andere Weise das Verständnis der Protonstruktur weiter ausgebaut. Und dies wird weitere Früchte in verschiedene Bereiche von Wissenschaft und Technologie bringen: von der Kosmologie mit Astronomie und Physik bis zur Chemie, Medizin und Materialwissenschaft.
Quelle: Naked Science