Модификация кварк-глюонного распределения в ядрах с помощью коррелированных пар нуклонов

До сих пор существовало два параллельных описания атомных ядер: одно на основе протонов и нейтронов, которые мы можем видеть при низких энергиях, а другое, для высоких энергий, на основе кварков и глюонов. В дан6ной работе физикам удалось вывести эти два до сих пор разделенных мира вместе. Этот давний тупик был преодолен только сейчас в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters. Ее основными авторами являются ученые международной коллаборации nCTEQ по кварк-глюонным распределениям, в том числе из Института ядерной физики Польской академии наук (IFJ PAN) в Кракове. Результаты столкновений атомных ядер с электронами достаточно хорошо воспроизводятся с использованием моделей, предполагающих существование только нуклонов для описания низкоэнергетических столкновений и только партонов для высокоэнергетических столкновений. Однако до сих пор эти два описания не удалось объединить в целостную картину. В своей работе физики из IFJ PAN использовали данные о столкновениях высоких энергий, в том числе собранные на ускорителе БАК в лаборатории ЦЕРН в Женеве. Основная цель заключалась в изучении партонной структуры атомных ядер при высоких энергиях, которая в настоящее время описывается партонными функциями распределения. Новый подход позволил учёным определить для 18 исследованных атомных ядер функции распределения партонов в атомных ядрах, распределения партонов в коррелированных парах нуклонов и даже количество таких коррелированных пар. Результаты подтвердили наблюдение, известное из экспериментов с низкими энергиями, о том, что большинство коррелирующих пар представляют собой пары протон-нейтрон (этот результат особенно интересен для тяжелых ядер, например, золота или свинца).

Лабораторная реализация релятивистских пучков парной плазмы

Плазма широко распространена в условиях глубокого космоса, ее производство в лабораторных условиях — сложная задача. Впервые, международная группа ученых, в том числе исследователи из Лаборатории лазерной энергетики (LLE) Рочестерского университета, экспериментально сгенерировала релятивистские электрон-позитронные парные плазменные пучки высокой плотности, производя на два-три порядка величины больше пар, чем сообщалось ранее. Выводы команды опубликованы в журнале Nature Communications. Этот прорыв открывает двери для последующих экспериментов, которые могут привести к фундаментальным открытиям о том, как работает Вселенная.

Новый подход к определению среднеквадратичного радиуса протона из реакций изменения заряда богатых нейтронами ядер и зависимости реакции от мишени

В исследовании, проведенном в Центре исследований тяжелых ионов им. Гельмгольца GSI в Германии, систематически измерялось сечение реакции изменения заряда 24 легких ядер на углеродных и водородных мишенях. Команда пришла к выводу, что измерение реакции изменения заряда должно включать дополнительный вклад процесса испарения протонов, помимо процесса прямого удаления протона, который можно описать в рамках модели Глаубера. Полученные результаты объясняют проблему в исследованиях реакций изменения заряда, где экспериментально измеренные сечения всегда выше, чем ожидалось из теоретических моделей. Обнаружена надежная корреляция между вкладом в измерение процесса испарения протонов сразу после процесса удаления нейтрона и энергией отделения нуклона, свойственной самому ядру. Это позволило исследователям впервые в той же системе извлечь точечные радиусы распределения протонов ядер из данных реакций изменения заряда на различных мишенях реакции, особенно для экзотических ядер, которые были трудно доступны с использованием других экспериментальных подходов.

Определение сигма-члена странности протона со статистической значимостью

Экспериментаторы предположили, что влияние тяжелых кварков на массу протона может быть больше, чем предполагалось. Установив связь между энергией квантовой аномалии протонов и полным сигма-членом (включая вклады легких и тяжелых кварков в массу протона), учёные извлекли сигма-член из экспериментальных данных с векторным мезоном. Обнаружен больший (чем ожидалось) сигма-член тяжелых кварков, примерно 337 МэВ (дипольное соответствие) и 455 МэВ (экспоненциальное соответствие), что составляет 36–48% от общей массы протона (938 МэВ). Статистическая значимость ненулевого значения (экспоненциальное соответствие) достигает примерно семи стандартных отклонений (что соответствует вероятности 99,999999999744%). Результаты были опубликованы в журнале Physical Review D 27 февраля.

Синтезированы два новых изотопа — осмий-160 и вольфрам-156

Используя реакцию термоядерного испарения, учёные впервые синтезировали осмий-160 и вольфрам-156. Они измерили энергию α-частиц и период полураспада осмия-160, который является α-излучающим изотопом. Было определено, что дочернее ядро вольфрама-156 является β+-излучателем с периодом полураспада 291 мс. Исследователи предположили, что повышенная стабильность замыкания оболочки из 82 нейтронов может быть объяснена растущей близостью к дважды магическому ядру свинца-164, которое может быть стабильным ядром с 82 протонами и 82 нейтронами. Хотя свинец-164 предсказывается за пределами линии стекания протонов, усиленный оболочечный эффект потенциально может сделать его связанным или квазисвязанным ядром.

Впервые показана картина распределения сильного взаимодействия внутри протона

Впервые показана картина распределения сильного взаимодействия внутри протона. Подробно показано напряжение сдвига, которое сила может оказывать на кварковые частицы, составляющие протон. Результат был недавно опубликован в журнале Reviews of Modern Physics. В эксперименте к протону была приложена сила, намного превышающая четыре тонны, необходимые для выдергивания пары кварк/антикварк, с помощью высокоэнергетического электронного луча, взаимодействующего с протоном в мишени из сжиженного газообразного водорода. Подтверждено, что любое безмассовое поле со спином 2 порождает силу, неотличимую от гравитации, потому что безмассовое поле со спином 2 связано с тензором энергии-импульса таким же образом, как гравитационные взаимодействия. Таким образом установлена связь между измерением глубоко виртуального комптоновского рассеяния и гравитационным форм-фактором.

Фемтосекундная электронная и водородная структурная динамика в аммиаке, полученная с помощью дифракции сверхбыстрых электронов

Ученые поймали в действии быстро движущиеся атомы водорода — ключ к бесчисленным биологическим и химическим реакциям. Команда, возглавляемая исследователями из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики и Стэнфордского университета, использовала дифракцию сверхбыстрых электронов (UED) для регистрации движения атомов водорода внутри молекул аммиака. Предполагалось, что можно отслеживать атомы водорода с помощью дифракции электронов, но до сих пор никому не удалось провести этот эксперимент успешно. Результаты, опубликованные в Physical Review Letters, используют силу высокоэнергетических мегаэлектронвольт (МэВ) электронов для изучения атомов водорода и переноса протона, при котором единственный протон, составляющий ядро атома водорода, перемещается от одной молекулы к другой.

ATLAS сообщает о фундаментальных свойствах сильных взаимодействий

Физики из Института ядерной физики Польской академии наук в рамках коллаборации ATLAS провели измерение упругого рассеяния в протон-протонных столкновениях на ускорителе LHC при энергии центра масс 13 ТэВ. Из-за крайне малых углов рассеяния при таких взаимодействиях (менее тысячных долей градуса) для измерений потребовалось использование специальной измерительной системы. Его ключевым элементом был набор детекторов, расположенных на расстоянии более 200 метров от точки столкновения, но способных измерять рассеянные протоны на расстоянии всего нескольких миллиметров от пучка ускорителя.

Спины глюонов выровнены в том же направлении, что и спины протона, в котором они находятся

Новая публикация Коллаборации PHENIX на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) предоставляет убедительные доказательства того, что «спины» глюонов выровнены в том же направлении, что и спины протона, в котором они находятся. Результат, только что опубликованный в Physical Review Letters, предоставляет теоретикам новые данные для расчета того, какой вклад во вращение протона вносят глюоны — подобные клею частицы, удерживающие вместе кварки внутри протонов и нейтронов.

Эксперимент выявляет радиус массы протона при сильном взаимодействии

Физики-ядерщики, возможно, наконец определили, где в протоне находится большая часть его массы. Недавний эксперимент, проведенный в Национальном ускорительном комплексе Томаса Джефферсона Министерства энергетики США, выявил радиус массы протона, который создается сильным взаимодействием кварков. Результат был недавно опубликован в Nature.