پروتون ها ممکن است کشش تر از آن چیزی باشند که فیزیک پیش بینی می کند

به گزارش نيو نيوز 1 و به نقل از sciencenews پروتون ها ممکن است کشش تر از آنچه باید باشند. ذرات زیراتمی از ذرات کوچکتری به نام کوارک ساخته شده اند که توسط یک برهمکنش قدرتمند به نام نیروی قوی به یکدیگر متصل شده اند. فیزیکدان نیکولاس اسپاروریس و همکارانش در 19 اکتبر در Nature گزارش می دهند که به نظر می رسد آزمایش های جدید نشان می دهد که کوارک ها بیش از حد انتظار به یک میدان الکتریکی که آنها را می کشد پاسخ می دهند. نتیجه نشان می دهد که نیروی قوی آنقدر قوی نیست که تئوری پیش بینی می کند.

این یافته‌ای در تضاد با مدل استاندارد فیزیک ذرات است که ذرات و نیروهایی را که ترکیب می‌شوند و ما و همه چیز اطراف ما را می‌سازند، توصیف می‌کند. نتیجه، برخی از فیزیکدانان را در مورد چگونگی توضیح آن – یا حتی تلاش کردن، دچار مشکل کرده است.

اسپاروریس، از دانشگاه تمپل در فیلادلفیا، می‌گوید: «اگر این موضوع ادامه پیدا کند، مطمئناً برای فیزیک تعامل قوی گیج‌کننده است.

Sparveris می‌گوید: چنین کششی در آزمایش‌های آزمایشگاه‌های دیگر ظاهر شده است، اما به آن اندازه قانع‌کننده نبود. کششی که او و همکارانش اندازه‌گیری کردند نسبت به آزمایش‌های قبلی کمتر بود، اما با عدم قطعیت تجربی کمتری همراه بود. این اطمینان محققان را افزایش می‌دهد که پروتون‌ها واقعاً کشش‌تر از آنچه نظریه می‌گوید باید باشد.

در تأسیسات شتاب دهنده ملی توماس جفرسون در نیوپورت نیوز، ویرجینیا، پروتون ها را با شلیک الکترون ها به سمت هدفی از هیدروژن مایع فوق سرد بررسی کردند. الکترون‌هایی که پروتون‌ها را در هیدروژن پراکنده می‌کنند نشان داد که کوارک‌های پروتون چگونه به میدان‌های الکتریکی پاسخ می‌دهند (SN: 9/13/22). هر چه انرژی الکترون بیشتر باشد، محققان می‌توانند عمق بیشتری را در پروتون‌ها ببینند و الکترون‌ها بیشتر در مورد نحوه عملکرد نیروی قوی درون پروتون‌ها فاش می‌کنند.

در بیشتر موارد، زمانی که فعل و انفعالات الکتریکی ذرات را در جهت مخالف می کشاند، کوارک ها همانطور که انتظار می رفت حرکت کردند. اما در یک نقطه، با افزایش انرژی الکترون، به نظر می‌رسد که کوارک‌ها قوی‌تر از آنچه نظریه پیش‌بینی می‌کرد به میدان الکتریکی پاسخ می‌دهند.

اما این فقط برای طیف کوچکی از انرژی های الکترون اتفاق افتاد که منجر به برآمدگی در نمودار کشش پروتون شد.

ولادیمیر پاسکالوتسا فیزیکدان از دانشگاه یوهانس گوتنبرگ ماینز آلمان می‌گوید: «معمولاً رفتارهای این چیزها کاملاً صاف است، فرض کنید، بدون برآمدگی.

پاسکالوتسا می‌گوید که او اغلب مشتاق است در مشکلات گیج‌کننده فرو برود، اما کشش عجیب پروتون‌ها برای او در این زمان بسیار واضح است که نمی‌تواند مداد را روی کاغذ بیاورد. او می‌گوید: «شما باید خیلی، بسیار مبتکر باشید تا یک چارچوب کامل به دست آورید که به نحوی یک اثر جدید برای شما پیدا کند» تا این برآمدگی را توضیح دهید. من نمی‌خواهم وزوز را از بین ببرم، اما بله، به عنوان یک نظریه‌پرداز کاملاً شک دارم که این چیز باقی بماند.»

پاسکالوتسا می‌گوید، برای برانگیختن نظریه‌پردازانی مانند او در مورد پروتون‌های کششی غیرمعمول، آزمایش‌های بیشتری لازم است. اگر امید اسپاروریس برای آزمایش دوباره با پوزیترون ها، نسخه پادماده الکترون ها، که از پروتون ها پراکنده شده اند، برآورده شود، می تواند به آرزویش برسد.

پاسکالوتسا می‌گوید که یک نوع آزمایش کاملاً متفاوت ممکن است پروتون‌های کششی را قانع‌کننده‌تر کند. یک مطالعه آتی از موسسه پل شرر در ویلیگن، سوئیس، می تواند این کار را انجام دهد. از اتم‌های هیدروژنی استفاده می‌کند که به جای الکترون‌هایی که معمولاً به دور هسته اتم‌ها می‌چرخند، میون دارند. میون‌ها حدود 200 برابر سنگین‌تر از الکترون‌ها هستند و نسبت به الکترون‌ها بسیار نزدیک‌تر به هسته یک اتم می‌چرخند – که نگاهی دقیق‌تر به پروتون درونی ارائه می‌دهد (SN: 10/5/17). این آزمایش شامل تحریک “هیدروژن مویونیک” با لیزر به جای پراکندگی سایر الکترون ها یا پوزیترون ها از آنها است.

پاسکالوتسا می‌گوید: «دقت در آزمایش‌های هیدروژن مویونی بسیار بالاتر از آنچه در آزمایش‌های پراکندگی می‌توان به دست آورد، خواهد بود». اگر کشش در آنجا نیز ظاهر شود، “پس من بلافاصله شروع به نگاه کردن به این خواهم کرد.”