Real Time Web Analytics آزمایش 7 ساله OLYMPUS نتیجه داد: مبادله دو فوتون، کلید حل معمای ساختار پروتون !؟ | دیپ لوک

آزمایش 7 ساله OLYMPUS نتیجه داد: مبادله دو فوتون، کلید حل معمای ساختار پروتون !؟

0

معمای ساختار پروتون یک قدم به حل شدن، نزدیک شد. آزمایش هفت ساله‌ی دانشمندان نشان داد که در برهمکنش الکترون-پروتون، دو فوتون مبادله می‌شود نه یک فوتون. نتایج این آزمایش، هفته گذشته در مجله Physical Review Letters منتشر شد. با دیپ لوک همراه باشید…

سالهاست که محققان، ساختار پروتون (ذره زیراتمی با بار مثبت) را مطالعه کرده‌اند. این عمل با بمباران پروتون توسط الکترونها و اندازه‌گیری چگالی الکترونهای پراکنده شده در زوایای مختلف انجام می‌شود. در این روش محققان به دنبال تعیین چگونگی توزیع بار الکتریکی و خاصیت مغناطیسی پروتون هستند. این آزمایشها قبلا دانشمندان را مجاب کرده بود که وقتی پروتون با الکترون برهمکنش می‌کند، یک فوتون (ذره کوانتومی نور) مبادله می‌شود، اما در اوایل دهه‌ی ۲۰۰۰، دانشمندان آزمایشهایی با استفاده از باریکه‌های الکترونی قطبیده انجام دادند که در آنها، پراکندگی کشسان الکترون-پروتون با استفاده از اسپین پروتون و الکترونها اندازه‌گیری می‌شد. این آزمایش‌ها نشان داد که نسبت بار الکتریکی به خاصیت مغناطیسی، به‌طور چشمگیری با برهمکنشهای پرانرژی‌تر بین الکترونها و پروتونها کاهش می‌یابد. این نتیجه به نظریه‌ای منجر می‌شود که براساس آن، گاهی در طول مدت برهمکنش، به‌جای یک فوتون، دو فوتون مبادله شده و باعث توزیع بار ناهمگون می‌شود. در ضمن این نظریه پیش‌بینی می‌کند که هر دوی این فوتون‌ها، به اصطلاح سخت یا پرانرژی هستند.

برای تشخیص مبادله دو فوتون، یک تیم تحقیقاتی بین المللی با رهبری محققانی در آزمایشگاه علوم هسته‌ای در MIT، آزمایشی انجام دادند. این آزمایش که هفت سال ادامه داشت و با عنوان آزمایش المپس (OLYMPUS‌) شناخته می‌شود، در سینکروترون الکترونی در هامبورگ آلمان (DESY) انجام گرفت. آزمایش المپس نشان می‌دهد که حین برهمکنش الکترون-پروتون، دو فوتون مبادله می‌شود. با این حال بر خلاف پیش‌بینی نظریه، اندازه‌گیریهای OLYMPUS‌ پیشنهاد می‌کند که بیشتر مواقع فقط یکی از فوتونها، پرانرژی است در حالیکه دیگری، انرژی کمی حمل می‌کند.

در سال ۲۰۱۲، دو آزمایش به‌طور همزمان در ایالات متحده و روسیه انجام شد که پروتونها هم با الکترون و هم با پوزیترون (پادذره الکترون با بار الکتریکی مثبت یک) بمباران شده و اختلاف بین دو برهمکنش مقایسه گردید. اندازه گیری بسته به اینکه پروتونها توسط الکترونها پراکنده شوند یا توسط پوزیترونها، متفاوت خواهد بود. یکی از نویسندگان مقاله و عضو گروه فیزیک هادرونی در دانشگاه MIT می‌گوید:

اگر اختلافی در اندازه گیری‌ها ببینید، نشان‌دهنده این است که یک اثر دو فوتونی وجود دارد که قابل توجه است. این برخوردها سه ماه ادامه داشت و نتایج بیشتر از سه سال بررسی شد. اختلاف بین نتایج نظری و تجربی به معنی این است که آزمایشهای بیشتری نیاز است، حتی در انرژیهای بالاتر که انتظار می‌رود اثر مبادله دو فوتون بزرگتر باشد. ما آزمایش را در سه ماه اجرا کردیم و اندازه گیریهای بسیار دقیقی تولید کردیم. شما برای به دست آوردن چنین دقتی باید سالها کار کنید مگر اینکه کارایی آزمایش را بتوان افزایش داد.

قبل از اینکه محققان برای آزمایش‌های بعدی، قدم بردارند منتظرند تا ببینند طرح فیزیکدانان نظری برای توجیه این نتایج تجربی چیست. شاید آنها بتوانند با یک تصحیح کوچک در جزییات مدلهای نظری خود، همه چیز را با هم تطبیق داده و نتایج به‌دست آمده در هر دو انرژی بالا و پایین را توضیح دهند.

مقاله اصلی را در زیر مشاهده کنید:

Download (PDF, Unknown)

فوق لیسانس فیزیک ذرات بنیادی. علاقمند به تقارنها و نظریه میدان‌های کوانتومی

ارسال نظر

*