แบบจำลองนิวเคลียสอะตอมใหม่ในมุมมองของควาร์กและกลูออน
นิวเคลียสอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนจำนวนมาก โดยโปรตอนและนิวตรอนเป็นอนุภาคที่ดำรงอยู่ได้จากปฏิกิริยาระหว่างควาร์ก (quarks) ที่เชื่อมด้วยกลูออน (gluons) ดังนั้น จึงสามารถเจาะจงในการจำลองคุณสมบัติทั้งหมดของนิวเคลียสของอะตอมที่เคยสังเกตพบได้โดยใช้เพียงควาร์กและกลูออนเท่านั้น ในปัจจุบัน นักฟิสิกส์ รวมถึงนักฟิสิกส์จากสถาบันฟิสิกส์นิวเคลียร์ของสถาบันวิทยาศาสตร์โปแลนด์ในเมืองคราคูฟ (Kraków) ประสบความสำเร็จ
จากการมีอยู่ของควาร์กก็ได้รับการยืนยันจากการทดลอง ดังนั้น จึงอาจดูน่าแปลกใจที่แม้จะผ่านมาหลายทศวรรษแล้ว ไม่มีใครสามารถจำลองผลการทดลองนิวเคลียร์ (nuclear experiments) ที่พลังงานต่ำได้โดยใช้แบบจำลองควาร์ก-กลูออน เมื่อมองเห็นเฉพาะโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสของอะตอม
มนุษย์มองเห็นสิ่งแวดล้อมรอบตัวเพราะใช้เครื่องตรวจจับโดยกำเนิด (ตา) เพื่อตรวจจับอนุภาคแสงหรือโฟตอน (photon) ที่กระจัดกระจายซึ่งโต้ปฎิกิริยากับอะตอมและโมเลกุลที่ประกอบเป็นวัตถุต่างๆ ในสิ่งแวดล้อมของเรา นักฟิสิกส์ได้รับความรู้เกี่ยวกับนิวเคลียสของอะตอมในลักษณะเดียวกัน นั่นคือ การชนนิวเคลียสของอะตอมกับอนุภาคขนาดเล็กกว่าและวิเคราะห์ผลลัพธ์ของการชนกันอย่างละเอียดถี่ถ้วน
ด้วยเหตุผลในทางปฏิบัติ พวกมันไม่ใช้โฟตอนที่เป็นกลางทางไฟฟ้า แต่ใช้อนุภาคพื้นฐานที่มีประจุ ซึ่งโดยทั่วไปคือ อิเล็กตรอน การทดลองแสดงให้เห็นว่า เมื่ออิเล็กตรอนมีพลังงานค่อนข้างต่ำ นิวเคลียสของอะตอมจะประพฤติตัวราวกับว่า มันประกอบด้วยนิวคลีออน (นั่นคือ โปรตอนและนิวตรอน) ในขณะที่ที่พลังงานสูง ส่วน พาร์ตัน (partons) (นั่นคือ ควาร์กและกลูออน) จะ "มองเห็นได้" ภายในนิวเคลียสของอะตอม
ผลลัพธ์ของการชนนิวเคลียสของอะตอมกับอิเล็กตรอนได้รับการจำลองได้ค่อนข้างดีโดยใช้แบบจำลองที่สันนิษฐานว่า มีนิวคลีออนเท่านั้นในการอธิบายการชนที่มีพลังงานต่ำ และพาร์ตันเท่านั้น สำหรับการชนที่มีพลังงานสูง อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ คำอธิบายทั้งสองนี้ยังไม่สามารถรวมกันเป็นภาพที่สอดคล้องกันได้
นักฟิสิกส์จาก IFJ PAN ใช้ข้อมูลเกี่ยวกับการชนกันของพลังงานสูงในการทำงานของพวกเขา รวมถึงข้อมูลที่รวบรวมได้จากเครื่องเร่งอนุภาค LHC ที่ห้องปฏิบัติการ CERN ในเจนีวา วัตถุประสงค์หลักคือ การศึกษาโครงสร้างพาร์ตันของนิวเคลียสอะตอมที่พลังงานสูง ซึ่งปัจจุบันอธิบายด้วยฟังก์ชันการกระจายพาร์ตัน (parton distribution functions: PDFs)
ฟังก์ชันเหล่านี้ใช้ในการทำแผนที่การกระจายตัวของควาร์กและกลูออนภายในโปรตอนและนิวตรอนและทั่วทั้งนิวเคลียสอะตอม ด้วยฟังก์ชัน PDF สำหรับนิวเคลียสอะตอม ทำให้สามารถกำหนดพารามิเตอร์ที่วัดได้ในเชิงทดลองได้ เช่น ความน่าจะเป็นของอนุภาคเฉพาะที่ถูกสร้างขึ้นในการชนกันของอิเล็กตรอนหรือโปรตอนกับนิวเคลียส
แปลและเรียบเรียงโดย
One To Many - A Brief Science
.
แหล่งอ้างอิง
[1] First coherent picture of an atomic nucleus made of quarks and gluons
[2] Modification of Quark-Gluon Distributions in Nuclei by Correlated Nucleon Pairs
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
