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Wissenschaftler scheinen endlich die Antwort auf das 35 Jahre alte Rätsel gefunden zu haben, warum Quarks - die Bausteine von Protonen und Neutronen, die gemeinsam als Nukleonen bezeichnet werden - langsamer zu werden scheinen, wenn sie zu einem Atomkern verschmelzen. ein Bericht von LiveScience.
Starke Kräfte, Quarks und der EMV-Effekt
Seit 35 Jahren haben Wissenschaftler versucht und nicht verstanden, warum Quarks nach dem Eintritt in einen Atomkern drastisch langsamer werden. Der Grund, warum dies für Wissenschaftler besonders störend ist, ist, dass die Quarks des Nukleons durch Gluonen miteinander verbunden sind und von dem gesteuert werden, was als das bekannt ist. starke Kraft Dies ist ungefähr 100-mal so stark wie die elektromagnetische Kraft, die Elektronen in der Umlaufbahn um den Atomkern hält und den Atomkern selbst zusammenhält.
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Es ist die starke Kraft, die den inneren Impuls eines Nukleons überwiegend regelt. Quarks daher sollte es für die Geschwindigkeit der Quarks keine Rolle spielen, ob sie ein freies Nukleon oder ein Nukleon bilden, das Teil eines Atomkerns ist, aber Wissenschaftler haben gesehen, dass dies der Fall zu sein scheint.
Dies ist der sogenannte EMV-Effekt nach der European Muon Collaboration bei CERN der es 1983 zum ersten Mal entdeckte und sich konsequent den Erklärungsversuchen der Physiker widersetzte.
Korrelierte Paare
Die CLAS Collaboration, ein internationales Team von Wissenschaftlern, scheint die Antwort auf das EMV-Rätsel gefunden zu haben. Ihre Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht. Natur konzentrierte sich diesen Monat auf die Untersuchung von sogenannten „korrelierten Paaren“ von Nukleonen.
Obwohl ein Nukleon eigentlich nur ein System aus drei gebundenen Quarks im Raum ist, bleiben diese Systeme im Allgemeinen in ihrer eigenen Tasche und dringen nicht in den Raum eines anderen Nukleons ein. Manchmal kommen diese beiden Taschen jedoch in Kontaktüberlappen sich eine Zeit lang, bevor sie sich wieder trennen. In diesem Fall handelt es sich um kurzreichweitig korrelierte SRC Paare.
Die Forscher fanden heraus, dass diese Überlappung stark mit dem beobachteten EMV-Effekt zusammenhängt. Ihre Daten scheinen zu zeigen, dass die Quarks eines Nukleons nicht langsamer werden, wenn sie schließlich in einen Kern eintreten, sondern nur die Quarks einesSRC-Paar tun.
Wenn ein Nukleonenpaar korreliert, beginnt die relativ große Energiemenge, die die starken Kräfte der beiden Nukleonen antreibt, zwischen den Quarksystemen der einzelnen Nukleonen zu fließen, was zu einer Störung ihres Impulses führt. Diese Störung scheint so ausgeprägt zu sein, dass sie sich verzerrtdie Daten bezüglich der Geschwindigkeit der Quarks im Atomkern insgesamt.
Die Mathematik, die die Forscher in ihrer Forschung entwickelt haben, zeigt, dass der Energieaustausch zwischen einem Neutronen-Protonen-SRC den beobachteten EMV-Effekt erklären würde, so Gerald Feldman, der schrieb ein Artikel in Natur über die veröffentlichte Studie, die jedoch nicht an der Forschung der CLAS Collaboration teilgenommen hat.
"Die CLAS Collaboration hat Elektronenstreuungsdaten verwendet, die im Jefferson Lab aufgenommen wurden, um eine Beziehung zwischen der Größe des EMV-Effekts und der Anzahl der Neutronen-Protonen-SRC-Paare in einem bestimmten Kern herzustellen", schreibt Feldman.
„Ein Schlüsselmerkmal der Arbeit ist die Extraktion einer mathematischen Funktion, die die Wirkung von SRC-Paaren auf den Streuquerschnitt einschließt und die sich als unabhängig vom Kern zeigt. Diese Universalität liefert eine starke Bestätigung der Korrelation zwischen demEMV-Effekt und Neutronen-Protonen-SRC-Paare. ”