Впервые исследователям удалось применить теоретические модели для описания свойств атомных ядер с использованием кварков и глюонов.
С момента открытия основных компонентов ядер атомов — протонов и нейтронов — прошло почти сто лет. Раньше считалось, что эти частицы неделимы. В 1960-х годах учёные предположили, что при исследованиях на высоких энергиях протоны и нейтроны раскроют свою внутреннюю структуру – наличие кварков, постоянно удерживаемых глюонами.
Эксперименты в скором времени доказали наличие кварков. воспроизвестиКварк-глюонные модели позволяют интерпретировать результаты ядерных экспериментов при малых энергиях, где проявляются лишь протон и нейтрон в атомных ядрах.
Эксперименты демонстрируют, что при малых энергиях атомные ядра ведут себя как если бы состояли из нуклонов – протонов и нейтронов. При больших энергиях в ядрах видны кварки и глюоны. Результаты столкновений ядер с электронами неплохо воспроизводимы моделями, предполагающими существование только нуклонов для описания столкновений при малой энергии или партонов – кварков и глюонов – для столкновений при большой энергии. Международная группа учёных преодолела этот многолетний застой. nCTEQ по кварк-глюонным распределениям.
Физики из Института атомной физики Польской академии наук исследовали структуру атомных ядер на больших энергиях, используя данные о столкновениях, собранные в том числе на Большом адронном коллайдере ЦЕРН. parton distribution functions, PDFs).
Эти функции применяют для демонстрации расположения кварков и глюонов в пределах протонов, нейтронов и всего атомного ядра. PDF для атомного ядра можно экспериментально определитьВероятность возникновения определённой частицы во время взаимодействия электрона или протона с ядром.
Новая научная работа предлагает новый подход к описанию функций распределения партонов. Ученые использовали модели, применяемые для описания столкновений ядер с низкой энергией. В этих моделях предполагается, что протоны и нейтроны объединяются в пары нуклонов: протон — нейтрон, протон — протон и нейтрон — нейтрон.
Новый подход позволил установить функции распределения партонов в атомных ядрах для 18 изученных ядер, распределения партонов в коррелированных парах нуклонов и число таких пар. Результаты. подтвердилиИз низкоэнергетических экспериментов известно, что большинство коррелированных пар — это пары протоны-нейтроны.
Предложенный подход более точно описывает экспериментальные данные по сравнению с традиционными методами определения распределений партонов в атомных ядрах. Учёные улучшили моделирование спаривания определённых нуклонов, признав значение этого эффекта на уровне партонов. Это дало концептуально… упроститьТеоретические выкладки позволят более точно изучать распределение партонов у отдельных ядер.
Соответствие теоретических предположений экспериментальным результатам свидетельствует о том, что, используя партонную модель и данные с высоких энергий, впервые удалось смоделировать поведение атомных ядер. До этого его объяснили исключительно нуклонным описанием и данными низкоэнергетических столкновений. Полученные результаты открывают новые возможности для более глубокого понимания структуры атомного ядра, объединяя его высоко- и низкоэнергетические стороны.
Научная работа опубликована в журнале Physical Review Letters.