การทดลองใหม่ให้โอกาสในทฤษฎีที่ทิ้งไปแล้วที่จะอธิบายความไม่สมดุลพื้นฐานของโปรตอน

Anonim
การทดลองใหม่ให้โอกาสในทฤษฎีที่ทิ้งไปแล้วที่จะอธิบายความไม่สมดุลพื้นฐานของโปรตอน 2915_1
การทดลองใหม่ให้โอกาสในทฤษฎีที่ทิ้งไปแล้วที่จะอธิบายความไม่สมดุลพื้นฐานของโปรตอน

ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์เริ่มเข้าใจว่าอนุภาคเบื้องต้น - โปรตอนและนิวตรอนนั้นไม่ง่ายนัก พวกเขาไม่เพียง แต่ประกอบด้วย "อิฐ" ขนาดเล็กมากขึ้น แต่มีปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนอย่างต่อเนื่องของอนุภาคพื้นฐานยังคงเกิดขึ้นภายในพวกเขา ดังนั้นตามผลการศึกษาโครงสร้างของโปรตอนในปี 1960 ปรากฎว่าประกอบด้วยสามองค์ประกอบซึ่งต่อมาเรียกว่าควาร์ก

รุ่นเริ่มต้นหมายความว่าในโปรตอน - สามควอร์ต: สองบนและล่างที่ต่ำกว่า Epithets ความสูงสัมพัทธ์ถูกใช้โดยนักฟิสิกส์เชิงเปรียบเทียบพวกเขาช่วยให้ข้อกำหนดง่ายขึ้นและชัดเจนขึ้นเล็กน้อย โมเดลที่เรียบง่ายนี้ (ตอนนี้เรียกว่า - "ไร้เดียงสา") ที่มีสามควาร์กในโปรตอนช่วยอธิบายเอฟเฟกต์หลายอย่างที่สังเกตในระหว่างการทดลอง แต่ไม่ใช่ทั้งหมด

ต่อมามันเป็นไปได้ที่จะสร้างว่าการปรากฏตัวของควาร์กเพียงสามตัวไม่ได้อธิบายโครงสร้างโปรตอน หากสั้น ๆ ชุดของการทดลองในการชนที่ไม่ยืดหยุ่นอย่างลึกล้ำของอนุภาคเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าทุกอย่างมีความซับซ้อนมากขึ้น ในโปรตอนมีควาร์ก "หลัก" สามตัว (สองด้านบนและหนึ่งต่ำกว่า) เช่นเดียวกับคู่รักหลายคู่ quark antiquarian ซึ่งเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและ annihile นั่นคือในความเป็นจริงนิวคลีออนในเชิงบวกคือ "ซุป" จากการโต้ตอบของอนุภาคพื้นฐาน

แต่ในกรณีนี้ปัญหาเกิดขึ้น: เหตุใดในทุกช่วงเวลาของเวลาสามควาร์กภายในโปรตอนไม่มีคู่ในรูปแบบของวัตถุโบราณ? สิ่งนี้ขัดแย้งกับการคำนวณเชิงทฤษฎีมากมายและดูผิดธรรมชาติอย่างยิ่งในแง่ของฟิสิกส์ ที่จริงแล้วคำถามข้างต้นเป็นสาระสำคัญของความไม่สมมาตรพื้นฐานของโปรตอน

และแม้จะไม่มีการอนุญาตของเขาก็ยังจำเป็นต้องชี้แจงโครงสร้างของนิวเคลียสในเชิงบวกซึ่งมีส่วนร่วมในช่วงปลายปี 1990 ของการทำงานร่วมกันของโนชา (E866) บนพื้นฐานของห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติของ Enrico Fermi (Fermilab) ในสห รัฐ. ฟิสิกส์ต้องเผชิญกับโปรตอนโอเวอร์คล็อกโอเวอร์คล็อกเป็นพลังงานสูงและบันทึกร่องรอยของเหตุการณ์ดังกล่าว จากนั้นเป็นไปได้ที่จะยืนยันความไม่สมดุลของการกระจายของควาร์กในโปรตอนสำหรับช่วงที่ค่อนข้างแคบโดยควาร์กของพัลส์ของอนุภาค "มารดา" และบนพื้นฐานของข้อมูลนี้มีการทำและปล่อยให้ค่อนข้างน่าเชื่อถือ แต่ยังไม่ได้รับการยืนยันจากการพยากรณ์ทางปฏิบัติ: ในช่วงอื่น ๆ , ชีพจรโปรตอน, ความไม่สมมาตรที่สวมใส่โดยควาร์กจะหายไป

คำสั่งที่เป็นตัวหนาค่อนข้างส่ายชุมชนวิทยาศาสตร์ แต่ดูค่อนข้างสมเหตุสมผล ดังนั้นหลายรุ่นที่ทำงานก่อนหน้านี้จึงต้องโยนและสร้างสิ่งใหม่ ๆ โชคดีที่สาระสำคัญของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ของความรู้อยู่ในการตรวจสอบผลลัพธ์อย่างต่อเนื่อง ดังนั้นค่อนข้างเร็วเมื่อเร็ว ๆ นี้การทดลองใหม่เกี่ยวกับความสามารถเป็น Fermilab เดียวกันทั้งหมด และเขาแก้ไขเพื่อนร่วมงานที่ได้รับอย่างจริงจังเมื่อ 20 ปีก่อน

การทดลองใหม่ให้โอกาสในทฤษฎีที่ทิ้งไปแล้วที่จะอธิบายความไม่สมดุลพื้นฐานของโปรตอน 2915_2
รูปแบบของกระบวนการเจาะ - Yana quark และ antiquarian (สีแดง) ennihile สร้างโฟตอน (คลื่นสีน้ำเงิน) ซึ่งเปลี่ยนเป็นสองสามฝ่ายตรงข้ามที่มีประจุศัตรู Wikimedia

ผลของประสบการณ์นี้คือสิ่งพิมพ์ในวารสารวารสารที่ผ่านการตรวจสอบโดยเพื่อนซึ่งเป็นทีมนักฟิสิกส์ขนาดใหญ่ที่เตรียมไว้ มันเข้าร่วมโดยผู้เชี่ยวชาญจากสถาบันวิจัยเทคโนโลยีชั้นนำชาวอเมริกันไต้หวันอิสราเอลและญี่ปุ่นรวมถึงห้องปฏิบัติการทางกายภาพที่ใหญ่ที่สุดของสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่น รวบรวมข้อมูลหลักที่ตัวเร่ง Fermilab ภายในการทดลอง E-906 / SeaQuest

เมื่อโปรตอนสองตัวชนกับพลังงานสูงพอควาร์กในพวกเขามีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน หรือค่อนข้างควาร์กของหนึ่งโปรตอนทำลายล้างด้วยการต่อต้านชายฝั่งของผู้อื่นหรือในทางกลับกัน เพียงใส่ "ซุป" ผสมกัน ผลิตภัณฑ์ของการทำลายล้างดังกล่าวจะเป็นเสมือนจริง (นั่นคือไม่สามารถตรวจพบได้โดยตรง) โฟตอนหรือ Z-Boson ซึ่งเกือบจะบุกเข้าไปในสองสามของ muons ที่มีประจุตรงข้าม มันคือการจับอนุภาคเหล่านี้กับเครื่องตรวจจับนักวิทยาศาสตร์ตัดสินลักษณะของการโต้ตอบกับควาร์ก

สำหรับการทดลองพวงของโปรตอนที่มีพลังงาน 120 Gigaelectronvolt (ไม่ใช่บันทึก แต่มาก) มุ่งเป้าไปที่เป้าหมายของไฮโดรเจนเหลวและดิวเทอเรียม (ประกอบด้วยส่วนใหญ่มาจากโปรตอน) ในการแก้ไขเฉพาะ Muons และกรองผลิตภัณฑ์การชนกันของอนุภาคอื่น ๆ ระหว่างเป้าหมายและเครื่องตรวจจับวางผนังเหล็กห้าเมตร ผลลัพธ์ที่น่าประทับใจ: ความไม่สมดุลที่อธิบายไว้ข้างต้นนั้นได้รับการเก็บรักษาไว้สำหรับควาร์กซึ่งดำเนินการชีพจร 10% ของอนุภาคเซนต์ย่อยทั้งหมด

การทดลองใหม่ให้โอกาสในทฤษฎีที่ทิ้งไปแล้วที่จะอธิบายความไม่สมดุลพื้นฐานของโปรตอน 2915_3
รูปภาพห้องโถงที่มีเป้าหมายที่คานโปรโตคอลมาถึง / ©ห้องปฏิบัติการเร่งตัวของ Fermi National Accelerator

แน่นอนว่านี่ไม่ใช่การปฏิวัติเสียงดังในฟิสิกส์ แต่การยืนยันการทดลองอย่างจริงจังของทฤษฎีจำนวนมากและแอปพลิเคชันสำหรับการปรับตัวของผู้อื่น ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งนักวิทยาศาสตร์ยังขยายความเข้าใจต่อโครงสร้างโปรตอนต่อไป และสิ่งนี้จะนำผลไม้ในสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีต่าง ๆ ต่อไปมาจากจักรวาลวิทยาที่มีดาราศาสตร์และฟิสิกส์ต่อวิชาเคมียาและวิทยาศาสตร์วัสดุ

ที่มา: วิทยาศาสตร์เปลือยกาย

อ่านเพิ่มเติม