在中子内部发现了性质未知的周期性振荡。免费技术图书馆新闻

在中子内部发现的未知性质的周期性振动

14.11.2021

与中国 BEC-II 粒子加速器合作的科学家们发现了中子内部存在未知性质的周期性振荡的证据。

测量结果表明，中子的电磁结构呈周期性变化。质子之前也有类似的记录。随后的实验和理论计算将帮助我们了解这些振荡是如何产生的，以及它们在核子结构中所起的作用。

几乎所有的基本粒子都是由物理学家称之为夸克和胶子的小物体组成的。质子、中子和其他“重”重子粒子中有三个夸克。它们较小的“兄弟”——介子——由两个相似的成分组成，其中之一是反夸克，它是反物质的基本成分。

长期以来，科学家们一直试图了解夸克在质子、中子和其他粒子中的分布情况，以及它们如何相互作用以及如何与虚拟夸克的“海洋”相互作用，在太空中的任何一点不断出现和消失。正如科学家们所建议的那样，所有这些相互作用都会影响粒子的结构、大小、质量和其他特性，其测量结果有时与理论预测不符。

由中国高能物理研究所袁长征教授领导的物理学家在 BEC-II 粒子加速器上研究中子结构时发现了中子的一种不同寻常的特性。科学家们碰撞了电子束和正电子束，并观察到了中子和反中子对的形成，这些中子和反中子对是物质粒子和反物质粒子相互作用的结果周期性地出现。它们产生的中子和反中子的速度、能量和运动方向取决于它们的内部结构，物理学家使用这些结构对这些粒子内部夸克的分布进行超精确测量。

研究人员多年来一直在观察电子和正电子的碰撞，与之前的实验相比，这使他们能够将中子结构测量的准确性提高约 60 倍。数据质量的提高揭示了物理学家几年前在研究质子结构时已经遇到的一个奇怪现象。

早在 2013 年，与 BaBar 装置合作的科学家就发现证据表明质子内部存在一些波动，这些波动会影响其内部电荷分布的性质。这种现象的确切性质对物理学家来说仍然是一个谜，因为任何描述夸克相互作用的理论都没有预测到这些振荡的存在。

正如袁长征和他的同事们发现的那样，类似的事情发生在中子内部，与质子内部的对应物相比，它们内部的振荡在相位上是相反的。正如科学家们希望的那样，随后对 BES-II 和其他粒子加速器的实验将有助于揭示这些振荡的性质，并了解它们在中子和质子的行为中可以发挥什么作用。

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