Yn 'e midden fan' e 20e iuw begon wittenskippers dat elementêre dieltsjes te begripen - Proton en Neutron binne net sa ienfâldich. Se besteane net allinich út mear miniatuer "bakstien", mar konstante komplekse ynteraksjes fan fûnemintele dieltsjes foarkomme noch binnen. Sa, neffens de resultaten fan 'e stúdzjes fan' e protonstruktuer yn 'e 1960 -er jierren, die bliken dat it bestiet út trije komponinten, dy't letter kwarken neamd.
It earste model betsjutte dat yn 'e proton - Trije kwarts: twa boppeste en ien leger. Relative hichtepoptingen wurde brûkt troch metafoarysk natuerkundigen, se helpe allinich om de betingsten makliker en wat dúdliker te meitsjen. Dit ferienfâldige model (it is sa no neamd - "naïef") mei trije kwarken yn proton holp in soad effekten te observearjen by eksperiminten. Mar net allegear.
Letter wie it mooglik om te fêstigjen dat de oanwêzigens fan mar trije kwarken de protonstruktuer net beskriuwe. As koart, in searje eksperiminten yn djip yn 't djipastyske botsingen fan dizze dieltsjes sjen litte dat alles yngewikkelder is. Yn 'e proton binne d'r trije "Main" Quark (twa top en ien leger), lykas in protte pearen Quark Antiquarian, dy't konstant foarkomme en ferneatigje. Dat is, yn feite is in positive kearn "sop" fan underracticly ynteraksje fan fûnemintele dieltsjes.
Mar yn dit gefal ûntstie it probleem: Wêrom yn elk momint fan 'e tiid trije kwarken binnen it proton is d'r gjin pear yn' e foarm fan Antiquark? Dit tsjinsprekt in protte teoretyske berekkeningen en sjocht ekstreem onnatuerlik út yn termen fan natuerkunde. Eigentlik is de boppesteande fraach de essinsje fan 'e fûnemintele asymmetry fan' e proton.
En sels sûnder syn tastimming, wie it noch altyd nedich om de struktuer te ferdúdlikjen, dat yn 'e lette jierren 1990 fan' e Nosea-gearwurking (E866) wie dwaande op basis fan it National Acceleration Laboratory of EnRiono Fermi (Fermilab) yn 'e Feriene Steaten. Natuerkunde faced Overklokte protokten oerkloppe om op 'e hichte en opnommen spoaren fan sokke barrens. Doe wie it mooglik om de asymmetry fan 'e ferdieling fan kwadammen te befestigjen yn prote foar in relatyf smelferbod troch kwarken fan' e pulsen fan 'e "mem" dielen ". En op basis fan dizze gegevens waard in fierder, en lit it leaver leauwend, mar noch net befêstige troch praktysk in prognose: yn oare berik, de proton puls, Asymmetry, dy't troch kwarken droegen, sil wurde ferdwûn.
In fette ferklearring moaie skodde de wittenskiplike mienskip, mar seach der aardich ridlik út. Dus in oantal earder wurkede modellen moasten it skepping fan nije goaie en meitsje. Gelokkich is de essinsje fan 'e wittenskiplike metoade fan kennis yn konstante ferifikaasje fan' e resultaten. Dêrom is in nij eksperimint in nij eksperimint op 'e kapasiteit allegear itselde fermilab. En hy korrizjearre serieus de kollega's krigen mear dan 20 jier lyn.
De resultaten fan dizze ûnderfining binne de publikaasje yn 'e Pee-reviewed sjoernaal Natuer, dat in grut ynternasjonale team fan natuerkundigen hat taret. It waard bywenne troch spesjalisten fan 'e liedende Amerikaan, Taiwaneesk, Israelyske en Japanske technologyske ûndersyksynstellingen, lykas de grutste fysike laboratoaren fan' e Feriene Steaten en Japan. De wichtichste gegevensarray waard sammele by de fermilab-accelerator yn it E-906 / seeferfaarming.
As twa protten gearkomme mei genôch hege enerzjy, quarks yn har ynteraksje mei elkoar. Of leaver, it quark fan ien proton annihilates mei in anty-kust fan in oar as oarsom. Simpelwei set, "Soep" wurde mingd. It produkt fan sa'n ferneatiging sil firtuele wêze (dat is, it kin net direkt wurde ûntdutsen) foton of z-boson, dy't hast yn in pear opgong sil ynbrekke. It is troch dizze dieltsjes te fangen mei detektoren, oardielingen beoardielje de skaaimerken fan ynteraksje kwarken.
Foar it eksperimint, in boskje protonen mei in enerzjy fan 120 GigeeeTronvolvolbolt (net in rekord, mar in protte), rjochte op it doel fan floeibere hydrogen en deuterium (se besteane foaral út protons). Om allinich muons te reparearjen en te filterjen en elke oare dieltsjecolling-produkten, tusken it doel en detektors pleatst in Iron fan fiif meter. De resultaten wiene yndrukwekkend: de asymmetry beskreau wat hjirboppe waard bewarre foar Quarks, 10% mear puls fan it heule subatomyske dieltsje útfierde.
Fansels is dit net in lûde revolúsje yn 'e natuerkunde, mar serieuze eksperimintele befêstiging fan in oantal teoryen en in oanfraach foar de oanpassing fan oaren. De iene of oare manier, wittenskippers sels fierden it begryp fan 'e protonstruktuer útwreide. En dit sil syn fruchten fierder bringe yn ferskate fjilden fan wittenskip en technology: fan kosmology mei astronomy en natuerkunde oant skiekunde, medisinen en materialen wittenskip.
Boarne: Naked Science