Esaminando la Struttura di Proton - Nuova Tecnologia

La struttura del protone è sotto il microscopio al Dipartimento Per L'Energia di Stati Uniti la Funzione Nazionale dell'Acceleratore del Thomas Jefferson (Laboratorio di Jefferson) nelle Notizie di Newport, la Virginia, dove una serie di esperimenti continua a fornire i risultati inattesi.

Le teorie Semplici della struttura del protone dicono che il modo che la carica elettrica si distribuisce nel protone è lo stesso della distribuzione di magnetizzazione. Ma i risultati del Laboratorio di Jefferson indicano che queste distribuzioni sono definitivamente differenti.

Uno scopo fondamentale di fisica nucleare è di capire la struttura ed il comportamento della materia forte d'interazione in termini di sui particelle elementari, quark e gluoni. Un punto importante verso questo scopo è una descrizione della struttura interna per il protone ed il neutrone, conosciuta collettivamente come i nucleoni. Il Laboratorio di Jefferson è stato costruito, in parte, per studiare la fisica dei quark e delle gluoni e la loro connessione ai più grandi oggetti composti come i protoni.

Il protone è positivamente - la memoria fatta pagare dell'atomo di idrogeno, l'elemento più abbondante nell'universo. Si compone di tre quark fatti pagare e delle gluoni che li legano insieme. I quark si muovono intorno, in modo dal protone ha una tassa distribuita sopra la sua dimensione. Ciò piombo alla generazione di corrente elettrica, che a sua volta induce un campo magnetico. Inoltre, i quark e le gluoni entrambi hanno rotazione, piombo ad un momento magnetico. La combinazione del campo magnetico totale e del momento magnetico è una quantità chiamata magnetizzazione.

Il Laboratorio di Jefferson è posizionato unicamente per misurare le distribuzioni della carica elettrica e della magnetizzazione del protone, i cosiddetti fattori forma elettromagnetici che descrivono la sua struttura interna.

In due esperimenti recenti del Laboratorio di Jefferson, i ricercatori hanno diretto il fascio di elettroni polarizzato dell'acceleratore verso idrogeno liquido raffreddato verso 17 Kelvin (- 429°F). Ogni elettrone nel raggio ha un momento angolare intrinseco, o rotazione. Il raggio degli elettroni sarebbe “polarizzato in media„ se le loro rotazioni indicano - in una direzione specifica. Mentre un elettrone si è scontrato con un protone nell'obiettivo dell'idrogeno, il protone ha indietreggiato, essendo polarizzato durante l'interazione. L'elettrone ed il protone sparsi di indietreggiamento poi sono stati individuati in due spettrometri ad alta definizione (HRS) e la polarizzazione del protone è stata misurata da un rivelatore specialmente sviluppato chiamato un polarimetro del protone.

Da queste misure, i ricercatori potrebbero ottenere un rapporto di distribuzione della carica elettrica a distribuzione di magnetizzazione - i fattori forma elettrici e magnetici - alle varie profondità dentro il protone. I Loro esperimenti hanno rivelato la energia-dipendenza inattesa e significativamente differente per i fattori forma. I dati hanno indicato che la distribuzione della carica del protone non è la stessa della sua distribuzione di magnetizzazione; la distribuzione della carica è sparsa fuori che la magnetizzazione.

Questi risultati sono molto interessanti sia ai fisici sperimentali che teorici. I dati del Laboratorio di Jefferson già hanno avuti un impatto sui modelli teorici, aiutando eliminano alcuni modelli, dirigenti altri verso una migliore descrizione della struttura interna del protone.

Un tale modello è stato sviluppato nel 1996 dai fisici Gerald A. Miller e Michael R. Frank, entrambe dall'Università di Washington a Seattle e Byron K. Jennings da TRIUMF a Vancouver. I ricercatori hanno predetto una diminuzione nel rapporto dei fattori forma elettromagnetici ma, quando, non hanno non rend contoere che la conferma sperimentale era possibile. Quando i risultati del primo Laboratorio di Jefferson sperimenta struttura di sondaggio del protone sono stati annunciati nel 2000, la previsione è stato confermato.

Un sottoprodotto interessante della teoria di Miller è che il protone non è necessariamente sferico nella forma. Secondo il momento angolare dei quark, il protone ha potuto essere sferico nella forma o più simile ad una ciambella, ad una ciambellina salata o ad un'arachide. Miller dice che la varietà di forme è quasi illimitata e dipende dallo slancio dei quark e dall'angolo fra la rotazione del quark e la rotazione del protone.

3 dicembre 2003 Inviatord

Date Added: Jan 14, 2004 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 08:10

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