Ilyen egy atommag a tudomány jelen állása szerint

Egy fizikuscsapat állítása szerint először sikerült egy összefüggő képet alkotniuk az atommag belső részecskéiről, a kvarkokról és gluonokról.

A 20. század mozgalmas időszak volt a részecskefizika számára. Ebben az időszakban a tudósok még azt gondolták, hogy az atomokat protonok és elektronok alkotják.

Ez azonban jelentősen megváltozott, amikor 1932-ben James Chadwick felfedezte a neutronokat, amelyért három évvel később Nobel-díjat kapott.

Ezt követően a tudósok feltételezték, hogy a protonok és neutronok kisebb részecskéket, úgynevezett kvarkokat és gluonokat tartalmaznak, amelyeket csak nagy energiájú kísérletek során lehet “megfigyelni”, írja az IFLScience.

Először egyesítették a két, különálló modellt az atommagok leírására

1968-ban kísérleti bizonyítékokat találtak a kvarkok létezésére, majd 11 évvel később a gluonok létezése is hivatalos lett, amikor elektronokat és pozitronokat ütköztetve három nehezebb részecskéből álló “sugár” keletkezett, melyek egyike egy kvark-antikvark páros által kibocsátott gluonból származott.

A kvarkok a protonok és a neutronok éptőkövei, míg a gluonok (az angol glue, vagyis ragasztó szóból) pedig összetartják a kvarkokat.

A fizikusok előszeretettel alkalmaznak részecskegyorsítókat is kísérleteik során, amikkel az elmúlt években alaposan megvizsgálták a kvarkok hatféle változatát (fel, le, furcsa, bájos, alsó és felső) és a gluonok nyolc különböző típusát.

Akadt azonban egy probléma, ugyanis az atommagok két különböző leírása nem illeszkedik tökéletesen egymáshoz. Az atommagokkal kapcsolatos ismereteket általában kisebb részecskék, például elektronok bombázásával szerzik meg.

Alacsony energiánál úgy tűnik, mintha az atommagok protonokból és neutronokból állnának, de magasabb energiákon a kvarkok és gluonok hatását figyelhetik meg.

Dr. Aleksander Kusina, a Lengyel Tudományos Akadémia fizikusa szerint “ezidáig két különböző módon írtuk le az atommagokat. Az egyik leírás a protonok és neutronok alapján született, amit alacsony energiánál láthatunk, a másikat pedig kvarkok és gluonok alapján, amit magasabb energiáknál észlelhetünk.”

Először használták a kvarkokat és gluonokat az atommagok tulajdonságainak leírására, amelyeket eddig a protonok és neutronok létezésével magyaráztak. A korrelált nukleonok ideiglenes párja lilával van kiemelve. Kép: IFJ PAN

“A munkánk során sikerült végre ezt a két, eddig különálló világot összekapcsolnunk.”

A kutatócsoport az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet Nagy Hadronütköztetőjében végzett kísérletek adatait elemezte, amelyek részecskeeloszlási függvényekkel (PDF-ek) voltak leírva.

A legújabb elemzésük során, amely a nukleonok (proton-neutron, proton-proton és neutron-neutron) erős kölcsönhatásaira összpontosított, sikerült olyan információkat kinyerniük a kisebb részecskékről (kvarkok és gluonok), amelyeket korábban alacsonyabb energiájú kísérletek során nem lehetett közvetlenül megfigyelni.

Kusina elmondta, hogy a modellükben javításokat vezettek be annak érdekében, hogy bizonyos nukleonok párképződését szimulálják, mivel rájöttek, hogy ez a hatás a részecske szinten is releváns lehet.

“Ez érdekes módon elvezetett a teoretikus leírás egyszerűsítéséhez, ami a jövőben lehetővé teszi az egyes atommagok részecskeeloszlásainak pontosabb vizsgálatát.”

Érdemes elolvasni:

• Ledöbbentek a kutatók, amikor meglátták, mi van a tengerfenék kőzetdarabjai alatt
• Genomtanulmány segítségével megfejtették, honnan jöttek Japán első bevándorlói