物理学家利用镜子核的核理论高精度试验

氦气和氢镜同位素的精确测量揭示了了解核结构的新问题。

氦气和氢镜同位素的精确测量揭示了了解核结构的新问题。

它不经常在核物理学中，你可以清楚地得到故事的两面，但最近的实验允许研究人员这样做。他们比较了非常相似的核互相核对，更清楚地了解如何安排核的组成部分，并发现仍然更多地了解物质的核心。在能源托马斯·杰斐逊国家加速设施的研究中进行的研究最近被称为在物理审查信中读到的编辑建议。

“我们希望研究核结构，基本上是质子和中子在核内的表现方式，”德尼耶·克鲁兹 - 托雷斯解释道，Doe劳伦斯伯克利国家实验室的博士后研究员，他在实验中作为Massachusetts学院的研究生技术。“要这样做，我们可以衡量我们想要的任何核心。但要做核理论的高精度测试，我们仅限于具有精确计算的浅色核。测量这些光髓是了解核结构的基准。“

对于这种测量，研究人员专注于宇宙中最简单和最轻的核：氦气和氢气。他们专注于氦的同位素，称为氦-3，所谓的，因为它只包含三个主要成分：两个质子和一个中子。它们测试氚的氢的同位素也由三种组分组成：一个质子和两个中子。

“他们是镜子核。因此，您可以假设氦3中的质子与氚中的中子基本相同，反之亦然，“旧统治大学和麻省理工学院联合博士后研究员Florian Hauenstein说。

根据研究人员，通过比较这些相对简单的核，他们可以将窗户进入强大的核相互作用，这些核互动不能在其他地方重复。这是因为作为宇宙中的核的一些最轻和最不复杂的核，这些核是与描述不同核的基本结构的最新理论相比的优秀实例。

“理论计算已经存在了一段时间，但我们不知道他们有多好，”Dien Nguyen，Mit和Isgur核试验中的博物馆实验室核试验中的博士后研究员Dien Nguyen。“所以，通过这项研究，我们能够定量地说计算的良好。我认为这是一个非常重要的一步。“

为了进行比较，研究人员在连续电子束加速器设施（CEBAF）中的高精度实验中测量了基于Jefferson Lab的DOE用户设施的高精度实验中的核。

来自CEBAF的电子瞄准氚和氦3的核，其中一些与核质子相互作用。然后在杰斐逊实验室的实验厅A中被捕获并测量被称为光谱仪的大探测器的撞击质子和相互作用的电子。

“我们使用光谱仪来研究这些最终状态粒子的性质，并回头看核，并试图在发生反应之前了解在核内发生的情况，”Cruz-托雷斯说。

该实验面临着挑战性和开创性的，因为它在更广泛的能量方面进行了前所未有的精确度。此外，TRITIUM数据是第一个研究这些反应的第一个。

然后，研究人员将来自实验的全部数据与理论计算对氦-3和氚核结构的理论计算。他们发现，数据通常符合实验允许的精确度的理论良好，这是一个研究人员作为现代核物理学的胜利描述的壮举。然而，相对于一些计算，也观察到差异，表明需要在理论处理中进一步改进。

“我们预计最终的氦3计算将容易匹配数据，但它实际上证明，氚横截面非常适合理论计算，并通过整个范围内的氦3并不是那么多。所以，我们需要回去看看Helium-3，“Hauenstein解释道。

DIEN证实，这种意想不到的结果现在是持续对浅色核的高精度研究的推动力。

“之前，我们认为我们对计算的理解非常了解，”Nguyen说。“但是现在，结果是让我们做一个更详细的测量的结果，因为我们希望确保我们与理论有良好的一致意见。”

参考：“通过3H和3HE（E，EP）PN横截面测量探测少′于身体核动力学”的r.Cruz-Torres等。（Jefferson Lab Hall A Tritium Collaboration），202020年5月26日，物理审查信件.DOI：
10.1103 / physrevlett.124.212501