夸克是宇宙中最小的粒子,它们的能级比它们所在的质子和中子小得多。1983年,作为欧洲子合作组织(EMC)的一部分,欧洲核子研究中心(CERN)的物理学家首次观察到了所谓的“EMC效应”:在含有许多质子和中子的铁原子的原子核中,夸克的运动速度明显慢于含有单个质子和中子的氘中的夸克。
现在,来自特拉维夫大学、麻省理工学院(MIT)和托马斯杰斐逊国家加速器设施的物理学家都知道夸克(宇宙的组成部分)在原子核中运动得更慢的原因。
TAU Raymond和Beverly Sackler物理和天文学院的Eli Piasetzky教授说:“研究人员已经寻找答案35年了。皮亚茨基教授;梅塔尔杜尔,也是TAU物理研究所;麻省理工学院的奥尔亨教授、巴拉克施穆克勒博士和阿克塞尔施米特博士目前正在领导托马斯杰弗逊国家加速器设施的国际CLAS合作,以确定对电磁兼容效应的解释。他们的结论发表在《自然》杂志上。
研究人员发现,夸克的速度取决于在原子核中形成短程关联对的质子和中子的数量。原子核中存在的这种对越多,原子、质子和中子中运动越慢的夸克就越多。
原子核较大的原子本质上有更多的质子和中子,所以它们更有可能有更多的质子-中子对。研究小组得出结论,原子越大,它可能包含的电子对就越多。这导致那个特定原子中的夸克速度变慢。
图雷解释说:“在短距离关联或SRC对中,原子的质子和中子可以连续配对,但只能暂时配对,然后分离和分离。“在这短暂的高能相互作用中,夸克在各自的粒子中可能有更多的空间。”
该团队的新解释有助于澄清夸克行为中微妙但重要的差异,夸克行为是可见世界最基本的组成部分。
在这项研究中,科学家在托马斯杰佛逊国家加速器设施的连续电子束加速器设施(CEBAF)进行了几个月的实验,使用的是大型接收光谱仪或CLAS探测器,这是一种四层球形粒子探测器。该实验积累了数十亿次电子与夸克的相互作用,使研究人员能够根据电子散射后的能量计算每次相互作用中的夸克速度,并比较不同原子之间的平均夸克速度。
“这些高动量对是这些缓慢运动的夸克的原因,”恒教授解释说。“夸克速度减慢多少取决于原子核中SRC对的数量。比如铅夸克比铝慢很多,铝比铁本身慢,等等。