Протоните може да са по-разтегливи, отколкото трябва.
Субатомните частици са изградени от по-малки частици, наречени кварки, които са свързани заедно чрез мощно взаимодействие, известно като силна сила. Нови експерименти изглежда показват, че кварките реагират повече от очакваното на електрическо поле, което ги привлича, съобщават физикът Николаос Спарверис и колегите му на 19 октомври в Природата. Резултатът предполага, че силната сила не е толкова силна, колкото прогнозира теорията.
Това откритие е в противоречие със стандартния модел на физиката на елементарните частици, който описва частиците и силите, които се комбинират, за да изградят нас и всичко около нас. Резултатът кара някои физици да се чудят как да го обяснят – или дори да опитат.
„Със сигурност е озадачаващо за физиката на силното взаимодействие, ако това нещо продължава“, казва Спарверис от университета Темпъл във Филаделфия.
Такава разтегливост се е появила в експерименти на други лаборатории, но не е толкова убедителна, казва Спарверис. Разтегливостта, която той и колегите му измерваха, беше по-малко екстремна, отколкото в предишни експерименти, но също така дойде с по-малко експериментална несигурност. Това увеличава увереността на изследователите, че протоните наистина са по-разтегливи, отколкото теорията казва, че трябва да бъдат.
В Националния ускорител на Томас Джеферсън в Нюпорт Нюз, Вирджиния, екипът изследва протони чрез изстрелване на електрони към мишена от ултрастуден течен водород. Електроните, разсейващи се от протони във водорода, разкриха как кварките на протоните реагират на електрическите полета (SN: 13.09.22). Колкото по-висока е енергията на електрона, толкова по-дълбоко изследователите могат да видят в протоните и толкова повече електроните разкриват за това как силната сила работи вътре в протоните.
В по-голямата си част кварките се движеха според очакванията, когато електрическите взаимодействия издърпаха частиците в противоположни посоки. Но в един момент, когато енергията на електроните се увеличи, кварките изглежда реагираха по-силно на електрическо поле, отколкото теорията предвиждаше.
Но това се случи само за малък диапазон от енергии на електрони, което доведе до изкривяване в графиката на разтягането на протона.
„Обикновено поведението на тези неща е доста, да кажем, гладко и няма неравности“, казва физикът Владимир Паскалуца от университета Йоханес Гутенберг в Майнц в Германия.
Паскалуца казва, че често е нетърпелив да се потопи в озадачаващи проблеми, но странната разтегливост на протоните е твърде схематична за него, за да постави молив на хартия в този момент. „Трябва да сте много, много изобретателни, за да измислите цяла рамка, която по някакъв начин ви намира нов ефект“, за да обясни неравностите, казва той. „Не искам да спирам шума, но да, аз съм доста скептичен като теоретик, че това нещо ще остане.“
Ще са необходими повече експерименти, за да накараме теоретици като него да се вълнуват от необичайно разтегливите протони, казва Паскалуца. Той може да изпълни желанието си, ако се изпълнят надеждите на Спарверис да опита отново експеримента с позитрони, антиматерийната версия на електроните, разпръснати от протони вместо това.
Съвсем различен тип експеримент може да направи разтегливите протони по-завладяващи, казва Паскалуца. Предстоящо проучване от института Paul Scherrer във Villigen, Швейцария, може да свърши работа. Той ще използва водородни атоми, които имат мюони на мястото на електроните, които обикновено обикалят около ядрата на атомите. Мюоните са около 200 пъти по-тежки от електроните и обикалят много по-близо до ядрото на атома, отколкото електроните – предлагайки по-близък поглед върху протона вътре (SN: 5.10.17). Експериментът ще включва стимулиране на „муонния водород“ с лазери, вместо разсейване на други електрони или позитрони от тях.
„Прецизността в експериментите с мюонния водород ще бъде много по-висока от всичко, което може да се постигне при експериментите с разсейване“, казва Паскалуца. Ако разтегливостта се появи и там, „тогава бих започнал да гледам това веднага“.
Прочетете цялата статия тук