Ученые провели самое точное измерение структуры нуклонов в эксперименте MARATHON

Зал A в Национальной ускорительной лаборатории Томаса Джефферсона (JLab), где проводился эксперимент MARATHON. Автор: Jefferson Lab Hall A Tritium Collaboration.

Международная коллаборация ученых из Национальной ускорительной лаборатории Томаса Джефферсона (JLab) представила самые точные на сегодняшний день измерения структуры нуклонов — протонов и нейтронов, составляющих атомные ядра. Результаты эксперимента MARATHON опубликованы в Physical Review Letters.

Эксперимент, который готовился почти 20 лет, позволил измерить соотношение функций структуры нейтрона и протона (F₂ⁿ/F₂ᵖ), что описывает распределение импульса среди кварков внутри нуклонов. Это достижение открывает новые возможности для проверки современных моделей квантовой хромодинамики (КХД).

Дейв Микинс устанавливает мишень. Автор: Jefferson Lab Hall A Tritium Collaboration.

Как пояснил представитель эксперимента Макис Петратос, ключевой сложностью стало использование радиоактивной газовой мишени из трития. Разработкой мишени занималась группа Дейва Микинса из JLab.

В ходе эксперимента ученые обстреливали мишени из газообразного трития, гелия-3 и дейтерия пучком электронов с энергией 11 ГэВ от ускорителя JLab. Рассеянные электроны детектировались с помощью современных магнитных спектрометров Зала A.

Дейв Микинс распаковывает тритиевую мишень. Автор: Jefferson Lab Hall A Tritium Collaboration.

Второй целью исследования было измерение EMC-эффекта для ядер трития и гелия-3 — так называемых зеркальных ядер. Этот эффект, обнаруженный в 1983 году, демонстрирует, что функция структуры ядра не равна простой сумме функций структуры его нуклонных составляющих.

Полученные данные, особенно по EMC-эффекту для трития, являются уникальными и вряд ли будут повторены в обозримом будущем. Они имеют фундаментальное значение для понимания структуры ядер и природы нуклон-нуклонных взаимодействий.

Дейв Микинс готовит клетку для возврата. Автор: Jefferson Lab Hall A Tritium Collaboration.

ИИ: Это исследование демонстрирует, насколько сложны и многогранны даже, казалось бы, "простые" составляющие материи. Полученные результаты могут привести к пересмотру некоторых фундаментальных представлений о структуре вещества.