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Wissenschaftler haben möglicherweise ein 35 Jahre altes Quantengeheimnis gelöst

Wissenschaftler haben möglicherweise ein 35 Jahre altes Quantengeheimnis gelöst

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Laut einem Bericht von LiveScience scheinen Wissenschaftler endlich die Antwort auf das 35 Jahre alte Rätsel gefunden zu haben, warum Quarks - die Bausteine ​​von Protonen und Neutronen, die gemeinsam als Nukleonen bezeichnet werden - langsamer werden, wenn sie zu einem Atomkern verschmelzen .

Starke Kräfte, Quarks und der EMV-Effekt

Seit 35 Jahren haben Wissenschaftler versucht und nicht verstanden, warum Quarks nach dem Eintritt in einen Atomkern drastisch langsamer werden. Der Grund, warum dies für Wissenschaftler besonders störend ist, ist, dass die Quarks des Nukleons durch Gluonen miteinander verbunden sind und von der sogenannten starken Kraft bestimmt werden, die etwa 100-mal so stark ist wie die elektromagnetische Kraft, die Elektronen in der Umlaufbahn um das Nukleon hält Atomkern und bindet den Atomkern selbst zusammen.

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Es ist die starke Kraft, die den inneren Impuls der Quarks eines Nukleons überwiegend regelt. Daher sollte es für die Geschwindigkeit der Quarks keine Rolle spielen, ob sie ein freies Nukleon oder ein Nukleon bilden, das Teil eines Atomkerns ist, aber Wissenschaftler haben dies gesehen, dass dies der Fall zu sein scheint.

Es ist der sogenannte EMV-Effekt nach der European Muon Collaboration am CERN, der ihn 1983 zum ersten Mal entdeckte, und er hat sich konsequent den Erklärungsversuchen der Physiker widersetzt.

Korrelierte Paare

Die CLAS Collaboration, ein internationales Team von Wissenschaftlern, scheint die Antwort auf das EMV-Rätsel gefunden zu haben. Ihre Forschung, in der Zeitschrift veröffentlicht Natur Dieser Monat konzentrierte sich auf die Untersuchung von sogenannten „korrelierten Paaren“ von Nukleonen.

Obwohl ein Nukleon eigentlich nur ein System aus drei gebundenen Quarks im Raum ist, bleiben diese Systeme im Allgemeinen in ihrer eigenen Tasche und dringen nicht in den Raum eines anderen Nukleons ein. Manchmal kommen diese beiden Taschen jedoch in Kontakt und überlappen sich eine Zeit lang, bevor sie sich wieder trennen. In diesem Fall handelt es sich um kurzreichweitig korrelierte Paare (SRC).

Die Forscher fanden heraus, dass diese Überlappung stark mit dem beobachteten EMV-Effekt verbunden sein kann. Ihre Daten scheinen zu zeigen, dass die Quarks eines Nukleons nicht langsamer werden, sobald sie in einen Kern eintreten, sondern nur die Quarks eines SRC-Paares.

Wenn ein Nukleonenpaar korreliert, beginnt die relativ große Energiemenge, die die starken Kräfte der beiden Nukleonen antreibt, zwischen den Quarksystemen der einzelnen Nukleonen zu fließen, was zu einer Störung ihres Impulses führt. Diese Störung scheint so ausgeprägt zu sein, dass sie die Daten bezüglich der Geschwindigkeit der Quarks im Atomkern insgesamt verzerrt.

Die Mathematik, die die Forscher in ihrer Forschung entwickelt haben, zeigt, dass der Energieaustausch zwischen einem Neutronen-Protonen-SRC den beobachteten EMV-Effekt erklären würde, so Gerald Feldman, der einen Artikel in schrieb Natur über die veröffentlichte Studie, die jedoch nicht an der Forschung der CLAS Collaboration teilgenommen hat.

"Die CLAS Collaboration hat Elektronenstreuungsdaten verwendet, die im Jefferson Lab aufgenommen wurden, um eine Beziehung zwischen der Größe des EMV-Effekts und der Anzahl der Neutronen-Protonen-SRC-Paare in einem bestimmten Kern herzustellen", schreibt Feldman.

„Ein wesentliches Merkmal der Arbeit ist die Extraktion einer mathematischen Funktion, die die Wirkung von SRC-Paaren auf den Streuquerschnitt einschließt und sich als unabhängig vom Kern zeigt. Diese Universalität bestätigt die Korrelation zwischen dem EMV-Effekt und den Neutronen-Protonen-SRC-Paaren. “


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