Ученые выясняют, что заставляет нуклоны «держаться вместе»

Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Института ядерной физики СО РАН им. Будкера ведут исследование взаимодействия нуклонов — частиц, из которых состоит атомное ядро.

Задача ученых — объяснить природу сил, удерживающих их вместе. Это может стать еще одним источником знаний о материальном мире. Исследование поддержано федеральной программой «Приоритет 2030» и национальным проектом „Наука и университеты“.

Нуклоны — частицы, из которых состоит атомное ядро (протоны и нейтроны). Между нуклонами действуют силы, удерживающие их в непосредственной близости друг от друга, в результате чего и образуется само ядро атома. По словам ученых, несмотря на почти вековую историю развития ядерной физики, до сих пор не удалось построить согласованную теорию, описывающую взаимодействие между нуклонами в различных пространственных областях.

Мы хотим понять, как взаимодействуют нуклоны в той области, в которой классические модели ядерного взаимодействия перестают работать. Нуклоны сами по себе не являются истинно элементарными частицами. Они состоят из кварков. Именно сильное взаимодействие между кварками является источником ядерного взаимодействия между нуклонами.

Объяснить это явление можно было бы на основе решения уравнений квантовой хромодинамики. Однако такая задача обладает исключительной математической сложностью. Поэтому существующие модели, описывающие взаимодействие между нуклонами, используют параметры, подгоняемые к результатам эксперимента.

Такой подход нельзя назвать глубоким, его предсказательные возможности, как правило, сильно ограничены, — объясняет профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессор ТПУ Александр Фикс.

В ходе исследования ученые решили проанализировать, насколько сегодняшние представления о взаимодействии между нуклонами на малых расстояниях согласуются с реальностью. Для этого они использовали экспериментальные данные, полученные на установке «ДЕЙТРОН»: исследователи сталкивали электроны высоких энергий с ядрами тяжелого водорода — дейтерия — и анализировали угловые и энергетические распределения образующихся частиц. Эксперимент длился более полугода. За это время с учетом онлайн-обработки данных было накоплено более 100 млн событий.

Такие измерения технически довольно сложны, но уникальность информации, которую они дают, все окупает. Сейчас мы обрабатываем полученные данные, сравниваем их с теоретическими результатами, делать выводы пока рано. Однако некоторые результаты удивляют уже сейчас.

Так, например, было обнаружено, что в области, где нуклоны взаимодействуют на близком расстоянии, разница между теоретическими предсказаниями и экспериментальными данными достигает 250%. Возможно, это свидетельствует о каком-то серьезном недостатке нашего понимания механизмов взаимодействия нуклонов в этой области.

Результаты экспериментов, над которыми мы работаем, могут стать еще одним источником знаний о материальном мире, — добавляет Александр Фикс.

В будущем ученые планируют скорректировать параметры эксперимента, провести сравнительный анализ полученных данных с теоретическими результатами, в том числе разных научных групп.

27.01.2023, 562 просмотра.



Поиск на сайте

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса