Завершився десятирічний експеримент: науковці нарешті розгадали загадки нейтронів.

Внаслідок десятирічних досліджень вченим вдалося значно розширити розуміння квантової структури нейтронів. Це відкриття має потенціал стати фундаментом для подальших досліджень у галузі матерії.

Масштабний експеримент, що тривав понад десять років, дав змогу вперше детально дослідити динамічний рій частинок у субатомних нейтронах. Це відкриття закладає основу для вивчення структури матерії на її найфундаментальнішому рівні, пише Science Alert.

У Фокус.Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтеся, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Останні дані, отримані з Центрального нейтронного детектора, розташованого в Національному прискорювачі ім. Томаса Джефферсона (TJNAF) Міністерства енергетики США, значно поглибили наше розуміння квантової структури нейтронів.

"Це дуже важливий результат для вивчення нуклонів", -- зазначила Сільвія Нікколаї, наукова директорка Національного центру наукових досліджень Франції.

В атомному ядрі нейтрони та протони утворені ще більш дрібними елементами, які називаються кварками. Ці кварки взаємодіють між собою за допомогою глюонів. Від співвідношення цих частинок залежить, чи є в ядрі протон чи нейтрон.

Проте ці субатомні частинки далекі від будь-якої організації; їхня активність нагадує безладний шторм, де елементи постійно змінюють свій стан між існуванням і відсутністю в межах квантового світу.

Протягом багатьох десятиліть фізики застосовували електрони для вивчення ядерних частинок, аналізуючи їхні розсіювальні моделі, щоб створити детальну карту внутрішньої структури. Кварки та глюони далі класифікуються в контексті квантових структур, які називаються партонами.

Хоча в дослідженнях протонів було досягнуто вражаючих результатів завдяки високоефективним експериментам у TJNAF, подібні зусилля, спрямовані на вивчення поведінки партонів нейтрона, зіткнулися з технологічними викликами.

Суть проблеми полягає в неочікуваній поведінці нейтронів, які розсіюють електрони під кутами, що не були зафіксовані раніше за допомогою устаткування даної установки. Для вирішення цієї ситуації у 2011 році розпочали розробку нового детектора у партнерстві з CNRS.

Цей вдосконалений детектор, що функціонує з 2019 року, став можливим джерелом для збору цих даних. Незважаючи на первісне забруднення, викликане блукаючими протонами, алгоритми машинного навчання вдосконалили масив інформації, що дало змогу науковцям точно відтворити поведінку нейтронів.

Результати проведеного експерименту відкрили нові перспективи щодо узагальненого розподілу партонів (GPD) E, що є важливим елементом спінової динаміки нейтронів. При аналізі отриманих даних у контексті вже існуючих досліджень щодо протонів, науковці виявили суттєві розбіжності, які стосуються поведінки кварків.

Нікколаї відзначила: "GPD E має велике значення, оскільки він здатен надати дані про спінову структуру нуклонів".

Спін, квантова властивість, аналогічна кутовому моменту, давно спантеличує фізиків. Попередні дослідження показали, що кварки складають лише близько 30% від загального спіну нуклона -- загадка, відома як "спінова криза". Дані цього експерименту прокладають шлях до розгадки цих невідомих, проливаючи світло на те, чи відповідають за спін, що залишився, глюонні взаємодії або інші механізми.

Цей відкриття не тільки розширює наше уявлення про нейтрони, а й відкриває нові можливості для дослідження квантової механіки та сил, які формують наш Всесвіт.

Раніше Фокус повідомляв про дослідження, яке аналізувало, як інфразвук впливає на людей. З’ясувалося, що в розповідях про примар є одна захоплююча особливість.

Ми також ділилися інформацією про незвичайний артефакт, виявлений на території Туреччини. Археологи натрапили на циліндричну печатку з нефриту, яка є справжньою рідкістю для цього місця.