Фізики вперше провели експериментальне вимірювання слабкого заряду протона

Слабка взаємодія – одна з чотирьох фундаментальних взаємодій. За винятком гравітаційного три з цих взаємодій (сильне, слабке, електромагнітне) описуються теорією, званою Стандартною моделлю. Слабка взаємодія несе відповідальність за деякі типи ядерного розпаду, а також взаємодія між частинками усередині атомів.

Слабким зарядом протона в Стандартній моделі вважається величина, що позначається через QWp. Для слабкої взаємодії вона виконує роль аналога електричного заряду для електромагнітного взаємодії, визначаючи, зокрема, наскільки «активно» протон бере участь у слабкій взаємодії.

Для вимірювання слабкого заряду вчені діяли наступним чином: вони спрямовували потік високоенергетичних електронів на рідкий водень. Електрони розсіювалися на протонах в ядрах водню і за допомогою потужних магнітів прямували на детектори. Частинки в потоці були поляризовані певним (перпендикулярним напрямку руху) чином — тобто спини електронів були узгоджені.

Електромагнітне взаємодія сильніше слабкого, тому, за словами вчених зі статистичної точки зору можна вважати так: на кожен мільйон електронів, розсіювання яких на протонах обумовлено электромагнетизмом, доводиться рівно один, розсіяння якої визначається слабким взаємодією.

Щоб відокремити у статистиці сигнал від слабкої взаємодії від електромагнітного шуму, під час експерименту поляризація потоку електронів кілька разів змінювалася. Справа в тому, що слабка взаємодія порушує так званий P-симетрію. Це означає, що при заміні всіх напрямків у рівняннях, отписывающих це взаємодія, на протилежні, результат змінюється — то є різним способом поляризованих електрони будуть різним чином взаємодіяти з протонами.

Проробивши досвід безліч разів, вчені отримали достатньо статистичних даних, щоб обчислити слабкий заряд протона. Як виявилося, отриманий результат узгоджується з теоретичними передбаченнями (на відміну від деяких інших параметрів Стандартної моделі QWp там обчислюється явно) з відносною похибкою в кілька сотень мільярдних.

В даний час учені продовжують аналіз зібраних даних. Вони сподіваються, що їм вдасться покращити результат на кілька порядків. Примітно, що в ході роботи були також виміряні слабкі заряди нейтрона, u – і d-кварків.

Стаття вчених прийнята до публікації в журналі Physical Review Letters, а її короткий виклад наводиться в прес-релізі Лабораторії Джефферсона (Jefferson Lab), де і було зроблено відкриття.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *