การกระจายมวลของอนุภาคย่อยในอะตอม
นักวิทยาศาสตร์สามารถกำหนดมวลของอนุภาคย่อยอะตอม (subatomic particles) ที่สร้างจากควาร์ก (quarks) ได้โดยการดูพลังงานและโมเมนตัมของอนุภาคในกาลอวกาศ 4 มิติ ปริมาณหนึ่งที่เข้ารหัสข้อมูลนี้เรียกว่า ความผิดปกติของร่องรอย (the trace anomaly) ซึ่งเชื่อมโยงกับข้อเท็จจริงที่ว่า สิ่งที่สังเกตได้ทางกายภาพจากการทดลองพลังงานสูงนั้นขึ้นอยู่กับระดับพลังงาน/โมเมนตัมที่เกี่ยวข้อง นักวิจัยเชื่อว่า ความผิดปกติของร่องรอยเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาพันธะของควาร์กในอนุภาคย่อยของอะตอม
การคำนวณแสดงให้เห็นว่า ในไพออน (pion) การกระจายมวลมีความคล้ายคลึงกับการกระจายประจุของนิวตรอน (neutron) ในขณะที่ในนิวคลีออน การกระจายมวลมีความคล้ายคลึงกับการกระจายประจุของโปรตอน (proton)
*แฮดรอน (hadrons) เป็นอนุภาคที่ประกอบด้วยควาร์กอย่างน้อย 2 ตัวหรือมากกว่า เช่น นิวตรอน โปรตอน*
การทำความเข้าใจถึงที่มาของมวลของนิวคลีออนเป็นหนึ่งในเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์หลักของเครื่องชนอิเล็กตรอน-ไอออน (the Electron-Ion Collider: EIC) นักวิทยาศาสตร์ยังต้องการทำความเข้าใจว่า มวลจากควาร์กและกลูออน (gluons) กระจายตัวอยู่ในแฮดรอน (hadrons) อย่างไร อนุภาคเหล่านี้เป็นอนุภาคย่อยของอะตอม เช่น โปรตอนและนิวตรอน ซึ่งประกอบขึ้นจากควาร์กและยึดเข้าด้วยกันด้วยแรงที่แข็งแกร่ง
การคำนวณใหม่นี้แสดงให้เห็นว่า การกระจายของมวลสามารถหาได้จากการคำนวณหลักการแรก (first principle) ซึ่งเริ่มจากกฎฟิสิกส์พื้นฐาน การคำนวณจากแนวทางใหม่นี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตีความข้อมูลจากการทดลองฟิสิกส์นิวเคลียร์ได้ด้วย การทดลองที่สำรวจต้นกำเนิดของมวลของนิวคลีออนมีแผนสำหรับ EIC ในอนาคตที่ Brookhaven National Laboratory ในการทดลองเหล่านี้ การกระเจิงอิเล็กตรอน-โปรตอน (electron-proton scattering) สามารถสร้างสถานะหนักที่ไวต่อโครงสร้างภายในของโปรตอน โดยเฉพาะการกระจายของกลูออน
การวิเคราะห์ข้อมูลจากการกระจายตัว นักวิทยาศาสตร์สามารถทราบได้ว่า มวลของควาร์กและกลูออนกระจายตัวอย่างไรภายในโปรตอน ซึ่งคล้ายกับวิธีที่นักวิจัยใช้การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ เพื่อค้นหารูปร่างเกลียวคู่อันเป็นเอกลักษณ์ของ DNA การคำนวณทางทฤษฎีช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจได้ว่า มวลกระจายตัวอย่างไรในฮาดรอนตามแบบจำลองมาตรฐาน และยังให้แนวทางสำหรับการทดลองที่จะเกิดขึ้นอีกด้วย
แปลและเรียบเรียงโดย
One To Many - A Brief Science
.
แหล่งอ้างอิง
[1] Scientists gain new insights into how mass is distributed in hadrons
[2] Trace anomaly form factors from lattice QCD
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
