Ένα τεράστιο πείραμα που τρέχει για πάνω από 10 χρόνια, έδωσε την πρώτη ματιά στα σωματίδια που στροβιλίζονται στο εσωτερικό ενός νετρονίου, θέτοντας τις βάσεις για την επίλυση του μυστηρίου που εδρεύει στην καρδιά της ύλης.
Τα δεδομένα ήρθαν από τον Κεντρικό Ανιχνευτή Νετρονίων της Εθνικής Εγκατάστασης Επιταχυντή Thomas Jefferson (TJNAF), του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ. Αυτά τα δεδομένα παίζουν σημαντικό ρόλο στην περιγραφή του κβαντικού χάρτης της μηχανικής νετρονίου.
«Είναι ένα αρκετά σημαντικό αποτέλεσμα για τη μελέτη των νουκλεονίων», λέει η Silvia Niccolai, διευθύντρια ερευνών στο Εθνικό Κέντρο Επιστημονικής Έρευνας της Γαλλίας.
Αυτό που θεωρούμε πυρήνα ενός ατόμου, είναι στην ουσία μια κυψέλη από ακόμη μικρότερα σωματίδια, τα κουάρκ, που παλεύουν σε μια κολλώδη ανταλλαγή γκλουονίων. Με δύο άνω κουάρκ και ένα κάτω, έχουμε ένα πρωτόνιο. Με δύο κάτω κουάρκ και ένα άνω, έχουμε τη δημιουργία νετρονίου.
Όλα αυτά κάνουν τα τρία κουάρκ να ακούγονται καλά οργανωμένα και ταξιθετημένα, όμως η πραγματικότητα είναι αρκετά διαφορετική. Στην πραγματικότητα, η ύπαρξή τους είναι κάθε άλλο παρά βολικά διαρρυθμισμένη, με μια χαοτική καταιγίδα σωματιδίων και αντισωματιδίων να υπάρχει και να μην υπάρχει στον κβαντικό ανταγωνισμό.
Για να κατανοήσουμε τις κατανομές και τις κινήσεις των σμηνών κουάρκ, υπό τα δεσμά των γκλουονίων, οι φυσικοί πυροβολούν πυρηνικά σωματίδια με ηλεκτρόνια και παρατηρούν πως εκτοξεύονται τα υλικά από τα οποία αποτελούνται. Για να διευκολύνουν την περιγραφή των αποτελεσμάτων αυτών των πειραμάτων, οι θεωρητικοί αναφέρονται σε μονάδες κουάρκ και γκλουονίων που λειτουργούν κάτω από διακριτά κβαντικά πλαίσια ως παρτόνια.
Με όλο και πιο ισχυρούς επιταχυντές σωματιδίων να αναπτύσσονται, όπως ο CEBAF Large Acceptance Spectrometer και την αναβάθμισή του στο TJNAF, έχουμε βρει πολλά από τα κομμάτια του παζλ των παρτονίων και των πρωτονίων, λύνοντας πολλά από τα μυστήριά τους, γύρω από την μάζα τους και του μεγέθους του νουκλεονίου.
Τα νετρόνια όμως είναι πιο δύσκολο να διασπαστούν και όταν συμβαίνει αυτό, συνήθως αποβάλουν τα ηλεκτρονιακά τους θραύσματα σε γωνίες πέρα από την εμβέλεια του φασματόμετρου.
«Στην τυπική διαμόρφωση, δεν ήταν δυνατή η ανίχνευση νετρονίων σε αυτές τις γωνίες», λέει η Niccolai.
Το 2011, ξεκίνησε η κατασκευή ενός νέου ανιχνευτή σε συνεργασία με το CNRS, ο οποίος τελικά εγκαταστάθηκε το 2017, προτού ξεκινήσει τα πρώτα πειράματα το 2019 και το 2020.
Όμως η αρχή κάθε άλλο παρά ομαλή δεν ήταν, αφού ο σχεδιασμός επέτρεπε περιστασιακά να εισχωρεί πρωτόνιο στα πειράματα και να μολύνει τα αποτελέσματα. Μόνο μετά από λίγο καθαρισμό από ένα ειδικά σχεδιασμένο φίλτρο μηχανικής μάθησης, οι αριθμοί θα μπορούσαν τελικά να εφαρμοστούν σε θεωρητικά μοντέλα σχετικά με τη δραστηριότητα νετρονίων.
Η πρώτη μελέτη που έκανε χρήση των δεδομένων, έθεσε τους απαραίτητους περιορισμούς σε μια από τις λιγότερο κατανοητές κατανομές παρτονίων στα νετρόνια, γνωστή ως γενικευμένη κατανομή παρτονίων (GPD) E.
Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα του πειράματος με προηγούμενα δεδομένα για πρωτόνια, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τις διαφορές στα κουάρκ για να διακρίνουν ένα σημαντικό μαθηματικό χαρακτηριστικό του GPD E από ένα παρόμοιο μοντέλο.
Δωρεάν κωδικοί EON (συνδρομητική Nova) για όλους
«Το GPD E είναι πολύ σημαντικό γιατί μπορεί να μας δώσει πληροφορίες για τη δομή σπιν των νουκλεονίων», λέει η Niccolai.
Η περιστροφή με μια κβαντική έννοια περικλείει μια ποιότητα παρόμοια με τη γωνιακή ορμή στον καθημερινό μας κόσμο. Προηγούμενες μετρήσεις των σπιν των κουάρκ που αποτελούν τα πρωτόνια και τα νετρόνια βρήκαν ότι αυτά τα χαρακτηριστικά δεν συνεισφέρουν περισσότερο από το 30% περίπου του συνολικού σπιν του νουκλεονίου, οδηγώντας στη λεγόμενη κρίση σπιν.
Από που προέρχεται όμως το υπόλοιπο κλάσμα; Αυτό είναι είτε από αλληλεπιδράσεις με γκλουόνια είτε από κάποια άλλη, λιγότερο κατανοητή συμπεριφορά. Αυτό όμως είναι ένα ερώτημα που θα κληθούν να αποκαλύψουν τα μελλοντικά πειράματα.
Το μόνο σίγουρο είναι πως τα μελλοντικά πειράματα θα οδηγήσουν σε συναρπαστικές νέες ιδέες για την κβαντική μηχανική. Ελπίζουμε να μάθουμε ακόμα περισσότερα για το εσωτερικό του νετρονίου.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Physical Review Letters.
VIA: Πηγή Άρθρου
Greek Live Channels Όλα τα Ελληνικά κανάλια:
Βρίσκεστε μακριά από το σπίτι ή δεν έχετε πρόσβαση σε τηλεόραση;
Το IPTV σας επιτρέπει να παρακολουθείτε όλα τα Ελληνικά κανάλια και άλλο περιεχόμενο από οποιαδήποτε συσκευή συνδεδεμένη στο διαδίκτυο.
Αν θες πρόσβαση σε όλα τα Ελληνικά κανάλια
Πατήστε Εδώ
Ακολουθήστε το TechFreak.GR στο Google News για να μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις τεχνολογίας.
