| | 30 сентября 2013 | Новости науки и техники
Первые прямые измерения «заряда» сил слабых взаимодействий протона не принесли неожиданных результатов
Международная группа ученых, возглавляемая учеными из Лаборатории ускорителей Джефферсона (Jefferson Accelerator Laboratory) Министерства энергетики (U. S. Department of Energy, DOE), произвел первые в истории науки, прямое измерение значения «заряда» сил слабых взаимодействий протона. И хотя все первые прямые измерения фундаментальных ценностей в большинстве случаев приводят к неожиданным результатам, данные, полученные в ходе эксперимента Q-Weak, указывают, измеренное значение «заряда» сил слабых взаимодействий протона и нейтрона вполне вписывается в существующую Стандартную Модель физики элементарных частиц.
Все частицы влияют друг на друга через так называемые силы слабые взаимодействия. Несколько частиц этой «нагрузки» имеет разные значения, например, нейтрино настолько слабо, что эти загадочные частицы проходят, двигаясь почти со скоростью света, через толщу твердой материи, почти не осознавая этот факт.
«Заряда» сил слабых взаимодействий, почти как Электрический заряд, только на физическом уровне, определяет способность частиц взаимодействовать с другими частицами. Этого «заряда» сил слабых взаимодействий определяется в Стандартной Модели и составляет около -0.989 для нейтрона и +0.071 для протона. Эти значения представляют собой значения отклонение заряда частиц заряда электрона, принятого за условную 1.
Силы слабых взаимодействий являются уникальным среди других типов фундаментальных взаимодействий. С его помощью, нарушается четность явлений симметрии и антисимметрии, чего не происходит при проявления других сил. Таким образом, существует возможность выбора и фильтрации только проявление силы слабых взаимодействий, которые могут быть буквально «наводнен» демонстрации более сильных сил.
Впервые, проявление эффекта » сил слабых взаимодействий наблюдалось в эксперименте бета-распада Чин-Шиунга Ву (Chien-Shiung Wu), который проводился в 1956 году. Это была первая демонстрация нарушения четности симметрии в слабых взаимодействий. Бета-распад ядра радиоактивного элемента происходит в тот момент, когда нейтрон превращается в Протон и происходит только с помощью силы слабые взаимодействия.
В эксперименте Ву объектом интереса углового распределения электронов, образующихся после бета-распада кобальта-60. Бета-лучи (электроны) были произведены слабых взаимодействий, в то время как гамма-излучение, являлись результатом более традиционных электромагнитных взаимодействий. В ходе эксперимента было четко показано, что гамма-лучи сохраняют паритет симметрии, а различие углового распределения гамма-и бета-лучей была явным признаком нарушения четности. В момент проведения эксперимента, профессор wu наблюдается большая разница между распределением бета-и гамма-излучения, показала, что слабые взаимодействия являются источником сильных нарушений паритета.
В новом эксперимента Q-Weak определение «заряда» сил слабых взаимодействий протона выполняется путем анализа рассеяния пучка поляризованных электронов, выбиваемых разогнанными частицами белого, в зависимости от того, являются ядра водорода, который находится в сжиженном состоянии. Самый большой обман в том, что электроны и протоны, ядра водорода взаимодействуют друг с другом посредством силы электромагнетизма и силы слабых взаимодействий. Естественно, взаимодействие электромагнитного излучения гораздо сильнее, чем более слабый, но это остается пока частицы не удаляются друг от друга на расстоянии более аттометра (10^-18 м). В результате, большая часть рассеяния потока электронов возникает из-за воздействия сил электромагнетизма.
Тем не менее, в общей части рассеяние потока электронов вносят свою лепту и силы слабых взаимодействий, нарушающих четность и симметрия. В случае эксперимента Q-Weak эта доля была только одна часть из пяти миллионов. Эта малая часть трудностей, уступил менее детектированию и анализу, если нарушение четности, симметрии не было-изменение угла поляризации электронов. Это позволило ученым довольно легко отличить сигнал проявления слабых сил, изолировать и сделать измерения «заряда» сил слабых взаимодействий протона с высокой точностью.
Недавно объявили о результатах эксперимента Q-Weak-прежнему предварительные, Но четыре процента достоверных данных было вполне достаточно, чтобы более точное определение «нагрузки» сил слабых взаимодействий протона и нейтрона, которые стали иметь значение 0.064(+0.012) и -0.975(+0.010), соответственно, что, в принципе, близко к значениям, определенным согласно Стандартной Модели, которые составляют 0.071 и -0.989 соответственно. Ошибки экспериментального измерения «заряда» сил слабых взаимодействий находится на уровне пяти процентов, что невероятно замечательный результат первой в истории измерений данного типа фундаментальной константы.
