Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědci z Národního institutu pro standardy a technologie (NIST) vyvinuli nové techniky práce s křemíkovými krystaly, respektive měření interakcí křemíku s neutrony a rentgenovým zářením. Jejich výsledkem má být mj. první spolehlivé změření elektrického náboje neutronů, obecně prý nejdůležitější nový poznatek o těchto částicích za posledních 20 let. Vše je založeno na měření interferencí vln, které vznikají při průchodu neutronů krystalem křemíku – tzv. pendellösungových oscilací. Samotná měření byla provedena v Centru pro neutronový výzkum NIST (NCNR, Gaithersburg, Maryland) ve spolupráci vědců z Japonska, USA a Kanady.
Neutron jako celek sice samozřejmě žádný elektrický náboj nemá, nicméně se skládá ze tří kvarků, které už náboje mají. Kvark u má náboj +2/3 a dva kvarky d po -1/3. Podle nových výsledků mají tyto kvarky být v neutronu rozloženy určitým pravidelným způsobem, takže neutron má ve výsledku na povrchu malý záporný náboj a uvnitř malý kladný. Tento výsledek se předpokládal, naznačovaly ho už jiné metody, nový zvolený postup má ale poskytnout mnohem přesnější údaje a také potvrdit to, co dosud bylo považováno za dost nejisté. Současně se podařilo změřit „nábojový poloměr“ v neutronu, což má odpovídat vzdálenosti obou těchto nábojů od sebe. Tato hodnota je důležitá pro základní fyziku, až dosud ale dávaly pokusy ji stanovit velmi různorodé výsledky.
Protože vzdálenosti mezi náboji jsou tak malé, lokálně mohou vyvolávat obrovská elektrická pole až stovky milionů voltů na centimetr.
Dalším výsledek experimentů má být přesnější stanovení přípustných parametrů pro eventuální pátou základní interakci. Obecně má platit, že pokud existuje nosič síly, je délkové měřítko, na kterém působí, nepřímo úměrné jeho hmotnost. Nové výsledky desetinásobně zlepšují omezení hypotetické páté síly na délkovou škálu od 0,02 nanometru po 10 nm. (Poznámka PH: Jak se zdá, přenašeč interakce by měl mít tedy nenulovou klidovou hmotnost, podobně jako bosony přenášející slabou interakci. Nicméně gluon má také nulovou klidovou hmotnost a dosah silné interakce je omezený…?)
Pendellösung Interferometry Probes the Neutron Charge Radius, Lattice Dynamics, and Fifth Forces. Science. Published online September 9, 2021. DOI: 10.1126/science.abc2794
Zdroj: National Institute of Standards and Technology / Phys.org
Poznámka PH: Asi to, že neutron má na povrchu malý záporný náboj, je v atomu jinak bezvýznamné (dejme tomu – zvýšení stability deuteria)? Neutrony a protony k sobě lepí mnohem silnější silná interakce a z hlediska elektronů je nerovnováha náboje neutronu oproti nábojům protonů také zanedbatelná? Kde se tyto věci mohou projevovat (třeba rozpad neutronu nacházejícího se mimo atom)?
