Створено новий 3D-принтер, що друкує в 100 разів швидше (відео)
26 Березня , 2017
Штучні синапси – шлях до створення “розумних” біологічних комп’ютерів
26 Березня , 2017

Експеримент OLYMPUS дозволив вченим з’ясувати деякі тонкощі будови протонів

Протягом багатьох років вчені-фізики досліджували будову позитивно заряджених субатомних частинок, протонів, бомбардуючи їх потоком електронів і реєструючи інтенсивність їх відбивання під різними кутами. Таким чином вченим вдавалось визначити картину розподілу електричного заряду і магнітні властивості частки. В ході цих експериментів було з’ясовано, що розподіл електричного заряду і магнетизму частинки майже повністю збігаються. Починаючи з 2000-х років, дослідники почали використовувати у своїх експериментах поляризовані промені електронів, це дозволило значно збільшити точність експериментів і призвело до низки досить значущих відкриттів.
Одним з вищезазначених відкриттів стало те, що під час зіткнення протона і електрона відбувався так званий фотонний обмін, але пізніше стало відомо, що в деяких випадках в цьому фотонному обміні бере участь не один, а два фотони одночасно, що призводить до появи нерівномірностей розподілу електричного заряду. Згідно експериментальних даних, обидва фотона, що беруть участь в обміні, повинні бути “твердими”, тобто високоенергетичними фотонами.
Для вивчення особливостей двофотонного обміну група дослідників з лабораторії Ядерної фізики (Laboratory for Nuclear Science) Массачусетського технологічного інституту протягом семи років займалась проведенням експерименту під назвою OLYMPUS. Цей експеримент проводився на синхротронному електронному прискорювачі German Electron Synchrotron (DESY) в Гамбурзі, Німеччина, і в його результатах містяться докази того, що під час взаємодії електрон-протон дійсно відбувається обмін двома фотонами.
Однак, на відміну від теоретичних прогнозів, результати експерименту OLYMPUS говорять про те, що під час обміну лише один з фотонів є високоенергетичними, у другому фотоні міститься зовсім невелика кількість енергії, порівняно з першим.
Отримання експериментальних результатів було пов’язано з багатьма труднощами. Ученим довелось демонтувати цілий спектрометричний комплекс BLAST, датчик якого має об’єм 125 кубічних метрів, і перевезти його з Массачусетського технологічного інституту в Німеччину. Під час остаточного монтажу датчик і супутнє йому обладнання пройшли модернізацію, яка дозволила поліпшити їх параметри.
Експеримент OLYMPUS проводився паралельно зі ще двома подібними експериментами, одним в США і другим – в Росії. В даному випадку протони бомбардувались променями негативно заряджених електронів і позитивно заряджених позитронів. А реєстрація різниці між взаємодіями двох видів дала вченим в руки більшу кількість цінної інформації.
Порівняльні дані збирались протягом трьох місяців, а на аналіз зібраного масиву інформації знадобилось три роки. Виявлена різниця між теорією і практикою означає, що майбутні експерименти повинні проводитись на ще більш високому рівні енергії, там, де ефект двофотонного обміну повинен виявлятись з більшою силою.
У найближчому майбутньому, вчені з Массачусетського технологічного інституту планують вивчити реакцію наукової фізичної спільноти на отримані ними результати. “Може статись так, що хтось вкаже нам якусь дрібну деталь, наявність якої призведе до згоди теорії і практики на рівні низької, середньої і високої енергії” – пишуть дослідники, – “Тоді і стане зрозуміло, яким має бути наш наступний крок. Якщо ми не знайдемо відсутню “ланку”, то ми продовжимо шукати її далі, а якщо ця ланка буде знайдена, то нам потрібно буде отримати додаткові експериментальні докази”.
Ключові слова:

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: 
Inline
Inline