Физики впервые измерили слабый заряд протона

Экспериментальная установка, на которой были получены результаты
Экспериментальная установка, на которой были получены результаты

Физики впервые провели экспериментальное измерение слабого заряда протона. Статья ученых принята к публикации в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе Лаборатории Джефферсона (Jefferson Lab), где и было сделано открытие.

Слабое взаимодействие - одно из четырех фундаментальных взаимодействий. За исключением гравитационного три из этих взаимодействий (сильное, слабое, электромагнитное) описываются теорией, называемой Стандартной моделью. Слабое взаимодействие несет ответственность за некоторые типы ядерного распада, а также взаимодействие между частицами внутри атомов.

Слабым зарядом протона в Стандартной модели считается величина, обозначаемая через QWp. Для слабого взаимодействия она исполняет роль аналога электрического заряда для электромагнитного взаимодействия, определяя, в частности, насколько «активно» протон участвует в слабом взаимодействии.

Для измерения слабого заряда ученые действовали следующим образом: они направляли поток высокоэнергетических электронов на жидкий водород. Электроны рассеивались на протонах в ядрах водорода и при помощи мощных магнитов направлялись на детекторы. Частицы в потоке были поляризованы определенным (перпендикулярным направлению движения) образом — то есть спины электронов были согласованы.

Электромагнитное взаимодействие сильнее слабого, поэтому, по словам ученых, со статистической точки зрения можно считать так: на каждый миллион электронов, рассеивание которых на протонах обусловлено электромагнетизмом, приходится ровно один, рассеяние которого определяется слабым взаимодействием.

Чтобы отделить в статистике сигнал от слабого взаимодействия от электромагнитного «шума», во время эксперимента поляризация потока электронов несколько раз менялась. Дело в том, что слабое взаимодействие нарушает так называемую P-симметрию. Это означает, что при замене всех направлений в уравнениях, отписывающих это взаимодействие, на противоположные, результат меняется — то есть разным образом поляризованные электроны будут разным образом взаимодействовать с протонами.

Проделав опыт множество раз, ученые получили достаточно статистических данных, чтобы вычислить слабый заряд протона. Как оказалось, полученный результат согласуется с теоретическими предсказаниями (в отличие от некоторых других параметров Стандартной модели QWp там вычисляется явно) с относительной погрешностью в несколько сотен миллиардных.

В настоящее время ученые продолжают анализ собранных данных. Они надеются, что им удастся улучшить результат на несколько порядков. Примечательно, что в ходе работы были также измерены слабые заряды нейтрона, u- и d-кварков.

Обсудить
Наука и техника
 — 
00:04 Сегодня

Waaagh!

Реки крови и бесконечная война: рецензия на Warhammer 40,000: Dawn of War III
Наука и техника
 — 
00:00 25 апреля 2017

Подрыв устоев

Достигнут прогресс в создании эффективных литиевых аккумуляторов
Красный лев Троцкий на могиле контрреволюции, из серии карикатур Виктора Дени. РСФСР, 1922 год«Он воспламенял народные массы»
Как Лев Троцкий обеспечил победу большевиков в 1917 году
Waaagh!
Реки крови и бесконечная война: рецензия на Warhammer 40,000: Dawn of War III
Северная полярная область Меркурия характеризуется резкими перепадами температур (50-400 кельвинов) и наличием в кратерах водяного льдаОсталось недолго
Как умирает ближайшая к Солнцу планета
Стань травкой
Как жуткие подземные существа превращаются в растения
Не выходи из комнаты
В Петербурге станцевали большие голландцы
Талантливый мистер Демме
Фильмы, которыми запомнится режиссер Джонатан Демме
«При Обаме поднимать тему расизма было даже сложнее»
Кто снял сенсационный черный хоррор «Прочь»
Эффект нетронутости
Ирвин Пенн: фотограф, который первым загнал моделей в угол
Чудеса селекции
Что получится, если скрестить квартиру с дачей: опыт россиян
Шведы поневоле
Исповедь россиянина, живущего в групповой семье
Добро пожаловать в рай
Жилье в Крыму: новую квартиру на полуострове можно купить за миллион рублей
Сносное настроение
Демонтаж жилых домов в Москве: что нужно знать
Вышка светит
Как выглядит частный особняк, побивший мировой рекорд этажности