Специалисты Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Института ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук изучают взаимодействие нуклонов — частиц, из которых состоит атомное ядро, сообщает пресс-служба вуза. Результаты исследования могут стать еще одним источником знаний о материальном мире.
Нуклоны — это протоны и нейтроны — частицы, из которых состоит атомное ядро. Между ними действуют силы, удерживающие их в непосредственной близости друг от друга, в результате чего и образуется само ядро атома. По словам ученых, до сих пор не удалось построить согласованную теорию, описывающую взаимодействие между нуклонами в различных пространственных областях.
«Нуклоны сами по себе не являются истинно элементарными частицами. Они состоят из кварков. Именно сильное взаимодействие между кварками является источником ядерного взаимодействия между нуклонами. Объяснить это явление можно было бы на основе решения уравнений квантовой хромодинамики. Однако такая задача обладает исключительной математической сложностью. Поэтому существующие модели, описывающие взаимодействие между нуклонами, используют параметры, подгоняемые к результатам эксперимента. Такой подход нельзя назвать глубоким, его предсказательные возможности, как правило, сильно ограничены», — рассказал профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Александр Фикс.
В ходе исследования ученые решили проанализировать, насколько сегодняшние представления о взаимодействии между нуклонами на малых расстояниях согласуются с реальностью. Для этого они использовали экспериментальные данные, полученные на установке «ДЕЙТРОН»: исследователи сталкивали электроны высоких энергий с ядрами тяжелого водорода — дейтерия — и анализировали угловые и энергетические распределения образующихся частиц. Эксперимент длился более полугода. За это время с учетом онлайн-обработки данных было накоплено более 100 млн событий.
«Такие измерения технически довольно сложны, но уникальность информации, которую они дают, все окупает. Сейчас мы обрабатываем полученные данные, сравниваем их с теоретическими результатами, делать выводы пока рано. Однако некоторые результаты удивляют уже сейчас. Так, например, было обнаружено, что в области, где нуклоны взаимодействуют на близком расстоянии, разница между теоретическими предсказаниями и экспериментальными данными достигает 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», — отметил Фикс.
В будущем ученые планируют скорректировать параметры эксперимента, провести сравнительный анализ полученных данных с теоретическими результатами, в том числе разных научных групп.
Исследование поддержано федеральной программой «Приоритет 2030» и национальным проектом «Наука и университеты».
