Fysikere udtrækker protonmasseradius fra eksperimentelle data

Forskere har for nylig udtrukket protonmasseradius fra eksperimentelle data. En forskningsgruppe ved Institute of Modern Physics (IMP) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS) fremlagde en analyse af protonmassestriden i Fysisk gennemgang D den 11. maj. Protonmassens radius er bestemt til at være 0,67 ± 0,03 femtometer, som tydeligvis er mindre end protonens ladningsradius.

I standardmodellen, protonen er en sammensat partikel lavet af kvarker og gluoner, og den har en ikke-nul størrelse. Protonens radius er protonens globale og grundlæggende egenskab. Det er relateret til farveindeslutningsradius - en egenskab styret af kvantekromodynamik (QCD).

Protonens radius er cirka 100, 000 gange mindre end atomets, og størrelserne på kvark og gluon er flere ordrer mindre end protonradius. Forskere bruger forskellige distributioner til at beskrive protonens form, såsom ladningsfordeling og massefordeling.

Protonens ladningsradius er nøjagtigt målt af forskere via lamskift af det muoniske brint eller den elektroniske protonelastiske spredning med høj energi, med en gennemsnitsværdi på 0,8409 ± 0,0004 femtometers leveret af Particle Data Group. Alligevel, kendskabet til protongravitationsegenskaber såsom protonmasseradius har stadig været meget begrænset.

"Ifølge de seneste teoretiske undersøgelser af Dmitri Kharzeev, proton masse radius er relateret til skalarens gravitationsformfaktor af protonen, "sagde Dr. Wang Rong, første forfatter til papiret. Ved at undersøge vektor meson fotoproduktionsdata for omega, phi og J/psi fra SAPHIR (spektrometerarrangement for PHotoninducerede reaktioner) eksperiment ved Bonn University, LEPS (Laser Electron Photons) eksperimentet på SPring-8 facilitet, og GlueX -eksperimentet på Jefferson Lab, forskerne bestemte den skalære gravitationsformfaktor og protonmassens radius.

I mellemtiden, Prof. Dmitri Kharzeev, en teoretisk fysiker ved Stony Brook University, opnået et lignende resultat ved hjælp af GlueX J/psi -data. Proton masse radius blev anslået til at være 0,55 ± 0,03 femtometers.

"Begge resultater er muligvis de første nogensinde værdier af protonmassestradius med eksperimentelt bevis, "sagde Wang." Bestemmelsen af ​​protonmassens radius vil forbedre vores forståelse af protonmassens oprindelse og farveindeslutningsmekanismen for stærk interaktion. "

Der er stadig mange spørgsmål tilbage. "Den mindre masseradius indebærer, at massefordelingen er signifikant forskellig fra protonens ladningsfordeling, "sagde prof. Chen Xurong, en forsker ved IMP.

Forskere forsøger nu at få et klarere billede af protonmassens radius og protonstrukturen. GlueX -eksperimentet på Jefferson Lab vil give flere data i den nærmeste fremtid. Endnu mere spændende, fremtidige elektronionkolliderer både i USA og i Kina vil give Upsilon vektor meson elektroproduktionsdata til forskere til bedre at forstå disse spørgsmål.