A estrutura do próton está sob o microscópio do Departamento dos EUA de Jefferson Energia National Accelerator Facility Thomas (Jefferson Lab) em Newport News, Virgínia, onde uma série de experimentos continua a produzir resultados inesperados. Teorias simples de estrutura de prótons dizer que o caminho carga elétrica é distribuído na prótons é o mesmo que a distribuição de magnetização. Mas os resultados indicam Jefferson Lab essas distribuições são definitivamente diferentes. Um dos objetivos fundamentais da física nuclear é compreender a estrutura eo comportamento de interagir fortemente questão em termos de seus blocos de construção, quarks e glúons. Um passo importante na direção desse objetivo é a descrição da estrutura interna do próton e do nêutron, conhecidos coletivamente como nucleons. Jefferson Lab foi construído, em parte, para estudar a física dos quarks e glúons e sua conexão com maiores objetos compostos como prótons. O próton é o núcleo de carga positiva do átomo de hidrogênio, o elemento mais abundante no universo. É composto por três quarks e os glúons cobrado que os mantêm juntos. Os quarks se movimentar, de modo que o próton tem uma carga distribuída ao longo do seu tamanho. Isto leva à geração de uma corrente elétrica, que por sua vez, induz um campo magnético. Além disso, os quarks e os glúons ambos têm spin, levando a um momento magnético. A combinação do campo magnético total eo momento magnético é uma quantidade chamada de magnetização. Jefferson Lab está singularmente posicionada para medir a carga elétrica do próton e distribuições de magnetização, os chamados fatores de forma eletromagnética que descrevem sua estrutura interna. Em dois experimentos recentes Jefferson Lab, os pesquisadores dirigidos feixe polarizado do acelerador de elétrons para o hidrogênio líquido resfriado a 17 Kelvin (-429 ° F). Cada elétron no feixe tem um momento angular intrínseco ou spin. O feixe de elétrons é dito ser "polarizado", se seu ponto gira - em média - em uma direção específica. Como um elétron colidiu com um próton no alvo de hidrogênio, o próton recuou, tornando-se polarizada durante a interação. O elétron dispersa e prótons recuando foram então detectados em dois espectrômetros de alta resolução (HRS), ea polarização de prótons foi medido por um detector especialmente desenvolvido chamado polarímetro de prótons. A partir dessas medições, os pesquisadores puderam obter um rácio de distribuição de carga elétrica para distribuição de magnetização - o fator de forma elétrico e magnético - em várias profundidades dentro do próton. Seus experimentos revelou inesperados e significativamente diferente dependência energética para os fatores de forma. Os dados mostraram que a distribuição do próton de carga não é a mesma que a sua distribuição de magnetização; a distribuição de carga é mais espalhada do que a magnetização. Estes resultados são muito interessantes para os físicos experimentais e teóricos. O Jefferson Lab dados já teve um impacto sobre os modelos teóricos, ajudando a eliminar alguns modelos, orientando os outros em direção a uma melhor descrição da estrutura interna de prótons. Um desses modelos foi desenvolvido em 1996 pelos físicos Gerald A. Miller e Michael R. Frank, ambos da Universidade de Washington, em Seattle, e Byron K. Jennings de Triumf em Vancouver. Os pesquisadores previam uma queda-off na proporção dos fatores de forma electromagnética mas, no momento, eles não perceberam que a confirmação experimental foi possível. Quando os resultados dos primeiros experimentos Jefferson Lab sondagem estrutura de prótons foram anunciados em 2000, a previsão foi confirmada. Um interessante subproduto da teoria de Miller é que o próton não é necessariamente da forma esférica. Dependendo do momento angular dos quarks, o próton poderia ser em forma esférica ou mais de uma rosquinha, um pretzel ou um amendoim. Miller diz que a variedade de formas é praticamente ilimitada, e depende da dinâmica dos quarks eo ângulo entre o spin do quark e do spin do próton. |