在核物理學(xué)中，您常常可以清楚地了解故事的兩面，但最近的一項實驗允許研究人員做到這一點。他們將非常相似的原子核相互比較，以更清楚地了解原子核的組成方式，并發(fā)現(xiàn)還有更多關(guān)于原子核的知識。這項由能源部的托馬斯·杰斐遜國家加速器設(shè)施進(jìn)行的研究，最近在《物理評論快報》上以編輯建議的形式發(fā)表。

DOE勞倫斯伯克利國家實驗室的博士后研究員Reynier Cruz-Torres解釋說：“我們想研究核結(jié)構(gòu)，這基本上就是質(zhì)子和中子在核內(nèi)的行為。”技術(shù)。“要做到這一點，我們可以測量任何想要的核。但是要對核理論進(jìn)行高精度測試，我們僅限于具有精確計算能力的輕核。測量這些輕核是一般理解核結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)。”

對于這一測量，研究人員關(guān)注了宇宙中最簡單和最輕的兩個原子核：氦和氫。他們專注于氦的同位素氦3，之所以這么稱呼是因為它僅包含三個主要成分：兩個質(zhì)子和一個中子。他們測試的氫同位素tri也由三個成分組成：一個質(zhì)子和兩個中子。

老Dominion大學(xué)和麻省理工學(xué)院的聯(lián)合博士后研究員弗洛里安·豪恩斯坦說：“它們是鏡核。因此，可以假設(shè)氦3中的質(zhì)子與tri中的中子基本相同，反之亦然。”

根據(jù)研究人員的說法，通過比較這些相對簡單的原子核，他們可以了解強(qiáng)大的核相互作用，這是其他地方無法復(fù)制的。這是因為作為宇宙中最輕，最復(fù)雜的原子核，這些原子核是與描述不同原子核基本結(jié)構(gòu)的最新理論進(jìn)行比較的極好的示例。

麻省理工學(xué)院的博士后研究員，現(xiàn)任杰斐遜實驗室核實驗的內(nèi)森·伊斯古爾研究員納森·伊斯古爾(Nathan Isgur Fellow)說：“理論計算已經(jīng)存在了一段時間，但我們不知道它們有多好。”“因此，通過這項研究，我們能夠定量地說明計算的效果。我認(rèn)為這是非常重要的一步。”

為了進(jìn)行比較，研究人員在連續(xù)電子束加速器設(shè)施(CEBAF)(位于杰斐遜實驗室的DOE用戶設(shè)施)中的高精度實驗中測量了兩個核。

CEBAF的電子瞄準(zhǔn)了tri和氦3的原子核，其中一些原子與原子核的質(zhì)子相互作用。撞擊的質(zhì)子和相互作用的電子隨后被捕獲并在杰斐遜實驗室A廳實驗室中稱為光譜儀的大型探測器中進(jìn)行測量。

克魯茲-托雷斯說：“我們使用光譜儀研究那些最終狀態(tài)粒子的性質(zhì)，并回頭看核，并試圖了解核在反應(yīng)發(fā)生之前發(fā)生了什么。”

該實驗具有挑戰(zhàn)性和開創(chuàng)性，因為它是在更廣泛的能量范圍內(nèi)以前所未有的精度進(jìn)行的。此外，for數(shù)據(jù)是這些研究這些反應(yīng)的第一個數(shù)據(jù)。

然后，研究人員比較了從實驗到氦3和tri原子核結(jié)構(gòu)的理論計算的全部數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)，對于兩個原子核，數(shù)據(jù)通常都與理論上的實驗精度相匹配，這一壯舉被一位研究人員描述為現(xiàn)代核物理的勝利。但是，相對于某些計算也觀察到差異，表明需要對理論處理進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。

“我們期望最后的氦3計算很容易與數(shù)據(jù)匹配，但實際上事實證明the的橫截面非常適合理論計算，而氦3在整個范圍內(nèi)都不太適合。因此，我們需要回過頭來看看3號氦。” Hauenstein解釋說。

Dien證實，這種出乎意料的結(jié)果現(xiàn)在是認(rèn)真進(jìn)行輕核研究的動力。

Nguyen說：“以前，我們認(rèn)為我們對計算非常了解。”“但是現(xiàn)在的結(jié)果是驅(qū)使我們進(jìn)行更詳細(xì)的測量的原因，因為我們希望確保我們與理論有很好的一致性。”