科学家精确测量中子的电磁结构解决了长期存在的光子核子耦合反常的问题
IT之家 11 月 13 日消息,据高能物理研究所,北京谱仪 Ⅲ(BESⅢ)国际合作组精确测量中子的类时电磁形状因子 ,实验结果解决了长期存在的光子-核子耦合反常的问题,并观测到中子电磁形状因子随质心能量变化的周期性振荡结构。
中子和质子统称为核子,是构成可见物质世界的主要成分。迄今为止,核子的内部结构仍有许多未解之谜 。例如,长达二十余年的光子-核子相互作用之谜。1998 年,FENICE 实验首次测量了中子的类时电磁形状因子,实验结果表明光子-中子相互作用强于光子-质子相互作用,与夸克模型预期不符。
解决上述谜题需要精确测量核子的电磁形状因子 ,其是物理学家用来描述核子内部结构,特别是电密度或磁密度分布的一类基础观测量。
然而,相关实验测量比较匮乏,原因在于电中性的中子在探测器中难以探测。
BESⅢ 国际合作组采用能量扫描方法,在能量区间(质心能量 2.0-3.08GeV)剖析了正负电子对湮灭到中子-反中子对过程。研究获得了目前中子电磁形状因子最精确的测量结果 ,与 FENICE 实验结果相比,平均测量精度提高了约 30 倍。科研人员结合 BESⅢ 国际合作组先前获得的质子研究结果,得到了光子-质子(中子)相互作用截面之比。该结果表明光子与质子耦合更强。
此外,实验团队还观测到中子电磁形状因子分布中的一个周期性振荡结构 。该振荡分析受到另一项基于 BaBar 实验结果的启发。不同之处在于质子的电磁形状因子围绕修改的偶极分布振荡,而中子的则围绕偶极分布振荡。上述结果是理解核子电磁形状因子的重要研究进展。
IT之家了解到,11 月 8 日,相关研究成果作为封面文章,发表在《自然-物理》(Nature Physics)上。
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