逍遥学能 2016-04-09 12:19
物理学家解开质子内部结构 由物理网资料整理
一个国际原子物理学家研究小组近日宣布，一种特殊的夸克粒子确实构成了质子的内部结构。
夸克是组成原子的更为微小的颗粒。到目前为止，科学家们对于夸克是怎样构成质子和中子还不是十分清楚。他们此次的研究实验或许能找到一些答案。
此项实验代号G-Zero，它是主要利用粒子加速器来研究质子的组成方式，具体来讲就是夸克如何构成了质子。此项试验由世界各国19个研究机构的108位科学家共同参与研究。美国伊利诺大学的物理学家Steve Williamson是此次实验的协调员。
伊利诺大学物理学家兼此次研究实验发言人Doug Beck说道，此次实验从一个非常宽阔的视角观察了质子的内部结构。他们的研究成果在肯定了前人功绩的同时，展示了许多令人振奋的新发现，这些发现为人们研究质子内部结构提供了更清晰的视角。
此次实验的核心实验装置是一个直径为14英尺的环形超导磁铁，该装置由包括Ron Laszewski在内的伊利诺大学物理学家联合制造。Laszewski目前已经退休。这个重达100,000磅的超导磁铁经过三年时间建造完成。
在实验当中，科学家将一束高能量偏振电子束射向位于超导磁铁中心的液态氢。遍布在超导磁铁周围的粒子接收器记录下所有散射粒子的数目以及位置。然后研究人员利用数学模型来得到这些粒子所经过的路径及其携带的动量。
Beck说道，质子内部所蕴涵的能量很大。研究人员发现质子中含有一种奇怪的夸克，它有时会转变成巨大的能量，有时又出现在质子当中，他们很难找到它的踪迹。
Beck说道，按照能量与质量守恒定律，质子中的能量场有时产生这种特殊夸克的方式证明自己的存在。这是科学家们首次发现质子中含有的特殊夸克，并且这也是科学家首次测量粒子在正常情况下所带有的能量。
这一发现有助于科学家更好的解释质子的形成过程以及微小粒子聚合在一起的原理。标准模型中粒子通常受到三个力的作用。电磁力、弱核子相互作用力和强核子相互作用力。
此次G-Zero实验也为科学家解释质子和中子是如何紧密结合在一起提供了线索。尽管如此，人们研究微小粒子的道路还很漫长。
G- Zero实验计划由美国国家科学基金会、美国能源部、法国国家科学研究中心和加拿大自然科学和工程研究理事会联合资助。