Физики измерили электрическую поляризуемость протона и заметили, что нынешнее описание его структуры не полностью соответствует действительности. Ученые выявили различия в данных анализа структуры протона. Ранее профессиональное сообщество списывало несовпадения на случайность. Теперь перед физиками встал вопрос о происхождении этой аномалии. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Измерения электрической поляризуемости протона показывают, насколько он восприимчив к деформации и растяжению в электрическом поле. Подобно размеру или заряду, электрическая поляризуемость является фундаментальным свойством протонной структуры. Точное определение электрической поляризуемости протона может объединить различные описания протона. В зависимости от способа исследования протон может быть непрозрачной одиночной частицей или частицей из трех кварков, удерживаемых вместе активным взаимодействием.
Ученые давно пытались понять субструктуру протона. Для этого они несколько раз ранее прибегали к виртуальному комптоновскому рассеянию. При помощи ускорителя электроны заставляли врезаться в протоны. Электроны начинали взаимодействовать с другими частицами, испуская энергичный фотон или частицу света. Энергия электрона определяла энергию испускаемого им фотона. От этого зависело, как фотон взаимодействует с другими частицами. Фотоны с более низкой энергией могли отскакивать от поверхности протона, а вот фотоны с более высокой энергией взрывались внутри него от взаимодействия с одним из его кварков. Теория предсказывала, что если нанести на график это фотон-кварковое взаимодействие, то они сформируют плавную кривую.
Однако в США ученые провели новое исследование на высокоточном Национальном ускорительном комплексе имени Томаса Джефферсона Министерства энергетики США. Оно показало, что эта теория не достоверна в полной мере. Измерения выявили необъяснимый «бугорок» на плавной кривой. Это значит, что существует некоторое локальное увеличение величины поляризуемости. Хотя поляризация и уменьшается по мере увеличения энергии, как и ожидалось, в какой-то момент она снова временно поднимается, прежде чем полностью упасть.
«Есть кое-что, чего нам явно не хватает на данный момент. Протон — единственный стабильный составной строительный блок в природе. Так что, если мы упускаем там что-то фундаментальное, это имеет последствия для всей физики», — считает один из авторов эксперимента Никос Саперавис.
Ученые планируют провести точное зондирование, чтобы выяснить другие детали этой аномалии и собрать информацию о ее причинах. Для этого они хотят измерить больше точек при различных энергиях, чтобы представить четкую картину и посмотреть, есть ли там какая-либо дополнительная структура. Также, по мнению физиков, необходимо измерить форму отклонения, так как это важно для прояснения теории.
Автор: Полина Ячменникова
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
