Слабый заряд протона впервые определен экспериментально

Исследователи из Лаборатории Джефферсона (Министерство энергетики США) впервые экспериментально определили слабый заряд протона, нейтрона, а также верхнего и нижнего кварков.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Что за эксперимент с определением заряда протона?

Значения слабых зарядов были получены на основании анализа новых экспериментальных данных и результатов измерений, опубликованных ранее. Впрочем, авторы обработали только 4% имеющейся информации. Дальнейшие расчеты, которые могут занять около года, позволят определить искомую величину с большей точностью.

Слабое взаимодействие — одно из четырёх фундаментальных взаимодействий в нашей Вселенной, наряду с гравитационным, электромагнитным и сильным взаимодействием. Хотя слабое взаимодействие проявляется только на субатомном уровне, мы можем видеть его плоды в макромире: слабое взаимодействие играет ключевую роль в ядерных реакциях, благодаря ему существует большая часть фонового излучения нашей Вселенной.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Соавтор исследования и представитель Лаборатории Джефферсона Роджер Карлини говорит, что одной из целей исследования слабых зарядов протона является поиск следов новой физики, способной опровергнуть привычные теоретические модели.
По словам представителя Лаборатории Джефферсона Роджера Карлини, одна из главных целей исследования слабых зарядов протона — изучение новой физики и явлений, способных совершить прорыв в привычной теории.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Эксперимент Q-weak был разработан международной группой физиков ядерщиков, которые объединились более 10 лет назад, чтобы впервые измерить слабый заряд протона. Не следует путать его с электрическим зарядом. Слабый заряд, обозначаемый Qpw, характеризует величину сил, действующих на протон, который участвует в слабом взаимодействии. Экспериментальное измерение слабого заряда протона стало очередным испытанием для Стандартной модели, предсказывающей его величину.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Что показали исследования слабого заряда протона?

В ходе эксперимента исследователи направили очень интенсивный пучок продольно поляризованных электронов в емкость с жидким водородом. Те из электронов, которые только вскользь столкнулись с протонами, оставив их невредимыми, отклонились на небольшие углы. Мощные электромагниты направили эти электроны на восемь симметрично расположенных детекторов.

Слабое взаимодействие ничтожно по сравнению с электромагнитным. Условно говоря, на миллион электронов, вступивших с протонами в электромагнитное взаимодействие, приходится лишь один, ограничившийся слабым. Физики зафиксировали столь редкие случаи слабого взаимодействия, используя принципиальное отличие электромагнитных и слабых сил: последние меняют такое свойство физических величин, как пространственная чётность. В мире с «перевернутой» чётностью электроны с правым спином будут вести себя также, как и с левым — но только если речь идет об электромагнитном взаимодействии. Изменив направление поляризации электронного пучка на противоположное и сохранив все прочие параметры эксперимента, ученые могут выделить разницу в результатах, и по этой асимметрии судить об эффекте слабого взаимодействия. Проблема в том, что измерения надо выполнить с высокой точностью — асимметрия так мала, как толщина листа бумаги в сравнении с высотой Эйфелевой башни.

Первоначальный анализ результатов Q-weak показал, что значение Qpw соответствует предсказаниям Стандартной модели. Однако общий объем информации, собранной во время эксперимента, в 25 раз больше того, который уже обработан. Окончательный результат станет более строгой экспериментальной проверкой Стандартной модели.