Асимметрия одиночного спина в нормальном пучке ²⁰⁸Pb при низкой энергии: разрешённое противоречие или новая кинематическая загадка?
Рассеяние электронов на ядрах можно предсказать достаточно точными способами. Например, изменение спина входящих электронов на противоположный может слегка изменить картину рассеяния, что обусловлено обменом двумя «виртуальными фотонами» между электроном и ядром. Для большинства ядер теория точно предсказывает величину этого крошечного эффекта, и десятилетия экспериментов подтвердили эти предсказания. Более ранние измерения, проведённые на Национальном ускорительном комплексе имени Томаса Джефферсона Министерства энергетики США, показали, что для свинца этот спин-зависимый эффект, по-видимому, полностью исчезает, что не может объяснить ни одна существующая теория. Группа физиков из Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга (JGU) сделала важный шаг к ответу на этот вопрос, но обнаружила, что загадка ещё глубже, чем считалось ранее. Результаты исследования были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Рис.Экспериментальная установка в зале спектрометров А1 Института ядерной физики ЯГУ. Автор: Александр Селл.
В новом эксперименте, проведённом с использованием спектрометров высокого разрешения A1 на Майнцском микротроне (MAMI), группа учёных из JGU измерила процесс рассеяния при другой энергии пучка и угле рассеяния. На этот раз эффект был явно выражен и оказался неожиданно сильным. Вместо того чтобы разрешить прежнюю аномалию, новое измерение её усилило: поведение ядра свинца радикально меняется с энергией, что не отражается в современной теории.
Работа проводилась в рамках проекта Центра совместных исследований CRC 1660 «Адроны и ядра как инструменты открытий». Основная задача CRC 1660 — использовать прецизионные эксперименты для обнаружения тонких эффектов в структуре ядра, которые могли бы открыть новые возможности "Стандартной модели физики элементарных частиц". Неожиданное поведение свинца становится одним из самых интригующих примеров CRC, ярким примером того, как высокоточные измерения могут выявлять пробелы даже в устоявшейся теории.
Полученные результаты имеют важное значение для будущего эксперимента P2 на новом ускорителе MESA, который в настоящее время строится в кампусе Майнца в рамках кластера передового опыта PRISMA++. В MESA будут измерять мельчайшие эффекты в рассеянии электронов, чтобы проверить "Стандартную модель" максимально точно.
