بعد اقتراح جريء من باحث ما بعد الدكتوراة ، اكتشف فريق دولي تقنية قوية لفحص البنية الداخلية للبروتون باستخدام تشتت النيوترينو. تيجين كاي في جامعة روتشستر وزملاؤه الذين يعملون في تجربة MINERvA التابعة لـ Fermilab ، أظهروا كيف يمكن استخلاص المعلومات حول البروتون من النيوترينوات التي تبعثرت بواسطة الهدف البلاستيكي للكاشف.
في وقت مبكر من الخمسينيات من القرن الماضي ، كان الفيزيائيون يستخدمون حزم إلكترونية عالية الطاقة لتحديد حجم البروتون. من خلال قياس كيفية تشتت هذه الإلكترونات من الأهداف ، تمكن الباحثون منذ ذلك الحين من فحص البنية الداخلية للبروتون وقياس توزيعات شحنة الكواركات المكونة لها بالتفصيل.
من حيث المبدأ ، يجب أن تكون القياسات المماثلة ممكنة أيضًا باستخدام حزمة من النيوترينوات ، مثل الحزمة المتولدة في فيرميلاب. على الرغم من كونها عديمة الشحن وعديمة الكتلة تقريبًا ، فإن جزءًا صغيرًا من النيوترينوات في الحزمة سوف يتفاعل مع البروتونات ، وينتشر في زوايا مميزة. إذا كان من الممكن قياس هذا التشتت ، فلن يكمل فقط تجارب تشتت الإلكترون في سبر هياكل البروتون ؛ قد يوفر أيضًا رؤى جديدة مهمة حول كيفية تفاعل النيوترينوات والبروتونات.
منتشر للغاية
حتى الآن ، نظر الباحثون فقط في إمكانية إطلاق حزم من النيوترينو على أهداف الهيدروجين الغازية. ومع ذلك ، فإن البروتونات الموجودة في هذه الأهداف منتشرة جدًا بحيث لا يمكنها تشتيت النيوترينوات بأعداد كبيرة بما يكفي للحصول على أي نتائج حاسمة باستخدام التقنيات التجريبية الحالية.
في الدراسة الجديدة ، وجد فريق كاي حلاً لهذه المشكلة تقريبًا عن طريق الصدفة. يستخدم الفيزيائيون حاليًا تجربة MINERvA في Fermilab لدراسة النيوترينوات عن طريق إطلاق شعاع عالي الطاقة من الجسيمات في أهداف وميض بلاستيكي. هذه بوليمرات صلبة كثيفة تحتوي على الكثير من الهيدروجين والكربون.
طرح الكربون
أدرك كاي أن ذرات الهيدروجين في هذا الهدف الصلب أكثر كثافة بكثير مما هي عليه في غاز الهيدروجين. إذا كان من الممكن طرح النيوترينوات المبعثرة بواسطة ذرات الكربون في كاشف MINERvA من القياسات ، فقد اقترح أن يترك الفريق مع الإشارة المشتتة بواسطة نوى الهيدروجين.
لوحظ التركيب الكهرومغناطيسي المحير للبروتون في تجربة جديدة
نظرًا لأن الكربون يتشتت كثيرًا من النيوترينوات أكثر من الهيدروجين ، فإن العديد من زملاء كاي لم يقتنعوا بالاقتراح. لاختبار فكرته ، طرح الباحثون محاكاة لتفاعلات النيوترينو والكربون من تسع سنوات من قياسات تشتت النيوترينو في MINERvA. تمامًا كما تنبأ كاي ، تُركوا ببيانات مشتتة تشبه إلى حد كبير نتائج تجارب تشتت الإلكترون - مما يشير بوضوح إلى أن أسلوبهم قد نجح على النحو المنشود.
بناءً على هذا النجاح الأولي ، يأمل الفريق الآن أن يؤدي هذا النهج إلى رؤى أعمق للبنية الداخلية للبروتون. يمكن أن يقرب الباحثين خطوة أقرب للإجابة على العديد من الأسئلة المتبقية المحيطة بطبيعة النيوترينوات. وهذا يشمل تفاعل النيوترينو المراوغ مع أنواع أخرى من المادة وتحولها التلقائي من خلال تذبذب النيوترينو.
تم وصف البحث في الطبيعة.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- المصدر https://physicsworld.com/a/neutrinos-probe-the-protons-structure-in-surprising-measurement/
