Российские ученые выясняют природу сил, удерживающих нуклоны в ядре
Исследование взаимодействия нуклонов, составляющих атомное ядро, проводят ученые Томского политехнического университета (ТПУ) вместе с коллегами из Института ядерной физики СО РАН им. Будкера, 27 января об этом рассказала пресс-служба ТПУ.
Нуклонами называют частицы (протоны и нейтроны), из которых состоит атомное ядро. Исследованием действующих сил, удерживающих эти частицы вместе, ядерная физика занимается почти столетие, однако согласованную теорию, описывающую взаимодействие между нуклонами в различных пространственных областях, до сих пор создать не удавалось.
Профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессор ТПУ Александр Фикс рассказал о задаче, которую поставили перед собой ученые университета:
«Мы хотим понять, как взаимодействуют нуклоны в той области, в которой классические модели ядерного взаимодействия перестают работать. Нуклоны сами по себе не являются истинно элементарными частицами. Они состоят из кварков. Именно сильное взаимодействие между кварками является источником ядерного взаимодействия между нуклонами».
Он пояснил, что попытки описать такое взаимодействие нуклонов на основе решения уравнений квантовой хромодинамики упираются в исключительную математическую сложность этой задачи.
В результате во всех существующих моделях взаимодействия между нуклонами вводятся параметры, которые «подгоняются к результатам эксперимента», что серьезно ограничивает предсказательные возможности такого подхода.
В своем исследовании ученые намерены провести анализ, насколько результаты, полученные существующими моделями взаимодействия между нуклонами на малых расстояниях, соответствуют экспериментальным данным.
С этой целью они провели полугодовой эксперимент на установке «ДЕЙТРОН», где сталкивали электроны высоких энергий с ядрами тяжелого водорода (дейтерия) и анализировали угловые и энергетические распределения образующихся частиц. Ими было зафиксировано более 100 млн событий.
«Такие измерения технически довольно сложны, но уникальность информации, которую они дают, всё окупает. Сейчас мы обрабатываем полученные данные, сравниваем их с теоретическими результатами, делать выводы пока рано. Однако некоторые результаты удивляют уже сейчас», — сообщил ученый о проделанной работе.
Исследователи установили, что в области близкого взаимодействия нуклонов существующая разница между теоретическими предсказаниями и экспериментальными данными может достигать до 250%.
«Возможно, это свидетельствует о каком-то серьезном недостатке нашего понимания механизмов взаимодействия нуклонов в этой области. Результаты экспериментов, над которыми мы работаем, могут стать еще одним источником знаний о материальном мире», — добавил Александр Фикс.
На следующем этапе исследований ученые намерены скорректировать параметры эксперимента и провести сравнительный анализ полученных данных с теоретическими расчетами, выполненными разными научными группами.
