Sciencemag.cz
Doporučujeme
Co při dřívějších měřeních vypadalo jako náhodný šum, se nyní potvrdilo. Anomálie zjištěná při novém a přesnějším měření protonu vyvolává otázky o tom, co za ní vlastně stojí. Uniká nám z hlediska struktury protonu něco podstatného?
Na zařízeních v Thomas Jefferson National Accelerator Facility (spadá pod americké ministerstvo energetiky) se vědci (první autor studie Ruonan Li z Temple University) znovu soustředili na to, jak se proton deformuje (roztahuje) v elektrickém poli. Elektrická polarizovatelnost je základní vlastností struktury protonu. Když si proton představíme s kvarky nějak „rovnoměrně uprostřed“, pak po umístění částice do elektrického pole se kvarky v závislosti na svém náboji (kvarky u kladný, kvark d záporný) budou pohybovat k jeho opačným pólům. Elektrická polarizovatelnost odpovídá tomu, jak snadno je proton deformován elektrickým polem.
Při novém měření byl jako metoda zvolen virtuální Comptonův rozptyl. Elektrony z urychlovače, jejichž energii řídíme, při něm interagují s jinými částicemi a při tom vznikají fotony (rovněž o známé energii). Teprve tyto fotony se pak srážejí s protony. Fotony s nižší energií se mohou odrazit od povrchu protonu, ty energičtější proletí dovnitř protonu a interagují s jedním z jeho kvarků.
Podle teorie má platit, že čím větší je energie fotonu, tím menší hodnotu polarizovatelnosti protonu tímto způsobem zjistíme; příslušná funkce by měla být hladká a klesající. Jenže tak tomu ani podle nového měření není, polarizovatelnost naopak v určitém úseku roste a vytváří na křivce maximum. Vysvětlit to neumíme.
Teorie předpokládá, že energetičtější elektrony „bezprostředněji zkoumají silnou sílu“ (dle průvodní tiskové zprávy), která váže dohromady kvarky a vytváří proton. Podivné chování „tuhosti“ (polarizovatelnost odpovídá míře deformace), který nyní jaderní fyzici potvrdili u kvarků protonu, naznačuje, že by mohlo jít o nějaký dosud neznámý aspekt silné interakce.
V této chvíli asi nezbývá nezbývá, než zkusit změřit více bodů na dané křivce, co nejpřesněji zkoumat chování protonu při interakci s fotony o různé energii, podrobněji zmapovat především „divnou“ část křivky atd.
Nikolaos Sparveris, Measured proton electromagnetic structure deviates from theoretical predictions, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05248-1. www.nature.com/articles/s41586-022-05248-1
Zdroj: Thomas Jefferson National Accelerator Facility / Phys.org
