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
«Эта гадина растет в геометрической прогрессии»
Кто спасает эмбрионы от абортов и Россию от вымирания
Первый после папы
Ради чего к Путину, Лаврову и патриарху Кириллу приехал госсекретарь Ватикана
Жизнь на Линии Ж
О сильной девочке, саркоме и превратностях судьбы
Тайсон с Матвеевской
Агрессивный москвич отомстил дворнику за жену, выбив зубы и откусив ухо
Афганский груз
Американцев убивают в Афганистане уже 16 лет, и Трамп хочет продолжения
На кровавых каруселях
Перестрелять недовольных — переизбравшийся президент Кении оказался обидчивым
Гуд-бай, Америка: США перестанут выдавать визы россиянам
Все собеседования отменены до начала осени
Всюду Гитлер
Беспощадная война с нацистами в Германии набирает абсурдные обороты
Мари-Од Мюрай«Я никогда не понимала, мальчик я или девочка»
Мари-Од Мюрай о взрослении, гендерном поведении, горе и любви
Кирилл Серебренников (в центре)«Клетка — всегда плохо»
Дело Кирилла Серебренникова: реакция общественности и соцсетей
Аудионаркотики
Без российских инженеров не было бы техно, Rammstein и игры Doom
Что смотреть на Ночи кино
Пять главных фильмов двухдневной кинопрограммы в Москве
Длительный тест Mercedes-AMG GLA 45
Повседневная жизнь с 380-сильным заряженным кроссовером
Огромные кабриолеты, которые нельзя не хотеть
Невероятно роскошные кабриолеты, впечатляющие своими масштабами
Тест: угадай машину по ключу
Простой тест на знание... ключей зажигания
Все конкуренты Lada Vesta SW Cross
С кем новый универсал Lada поборется за кошельки прижимистых покупателей