정확한 측정은 양성자의 물리학에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.
CERN의 알파 협업 연구원은 양성자의 전기 및 자기 구조를 측정합니다.
물질의 기본 빌딩 블록 중 하나 인 양성자는 쿼크와 글루온이라는 더욱 기본적인 입자로 구성됩니다. 양성자의 구조와 역학은 복잡하지만 여전히 완전히 이해되지는 않습니다. 그러나 이러한 특성에 대한 정확한 지식은 핵 융합과 같은 다양한 프로세스를 이해하는 데 필수적이지만, 미래의 에너지 공급을 보장하기위한 유망한 후보 또는 중성자 별의 특성입니다.
양성자의 전기 및 자기 특성은 가장 기본적인 특성 중 하나입니다. 양전하의 강도를 자석으로 묘사하는 전하 및 자기 모멘트는 전용 실험에서 정확하게 측정 될 수 있습니다. 입자 물리학의 기본 표준 모델에 의해 주어진 양성자 크기와 자기 강도에 대한 정확하게 예측 된 값과의 편차는 표준 모델을 넘어 새로운 물리의 징후가 될 것입니다. 지금까지 발견되지 않은 현상은 빅뱅 이후 마이크로 초 초기 우주를 특징 짓는 매우 높은 에너지 및 길이 척도에서 발생할 것으로 예상됩니다. 그들은 우리의 우주가 어떻게 형성되었는지 이해하기위한 열쇠를 보유하고 있기 때문에 Desy의 고 에너지 물리학과의 연구 프로그램에 중요한 목표 수량을 구성합니다.
Max Planck Institute for Nucled Physics (MPIK)의 회원들이 이끄는 팀원들과 독일에 위치한 다른 연구소의 동료들과 협력하여 안티 하이드로겐 원자의 독특한 특성을 사용하여 전례없는 정확도로 양성자의 자기 순간을 측정했습니다. 항 하이드로겐은 안티 프로톤 및 항 전자 (양전자라고 함)로 구성됩니다. 두 상대 모두는 질량이 같지만 일반 대응 물에 반대 전기 전하를 갖습니다. 결과적으로, 항 하이드로겐으로 수행 된 측정은 수소에서 직접 측정하기 어려운 양성자 특성을 분리하고 정확하게 결정할 수있게한다.
연구원들은 CERN의 안티 프로톤 감속기의 알파 -2 장치에서 항 수소를 만들었습니다. 양성자의 자기 모멘트는 자기장을 통한 안티 프로톤을 안내하고 자기장이 역전 될 때 스핀이 플립하는 방법을 관찰함으로써 측정되었다. 하나의 단일 측정을 위해서만 천만 개 이상의 안티 트로톤이 필요했기 때문에 실험은 어려웠으며, 단일 안티 프로톤의 생산은 일반적으로 며칠 동안의 정교한 다중 단계 프로세스를 포함한다는 점을 고려하여 엄청난 숫자입니다. 이 장애물을 극복하기 위해 연구원들은 독창적 인“항해도-비틀링”기술을 사용했습니다. 그들은 몇 주 동안 초 고량증 환경에 안티 프로톤을 저장했으며, 이는 생산 속도가 매우 낮음에도 불구하고 축적 된 안티 프로톤을 다중 측정에 사용할 수있게했습니다.
Paul Scherrer Institute (스위스 Villigen, Villigen)에서 수행 된 새로운 Alpha-2 결과와 이전 측정의 조합은 현재까지 양성자의 자기 모멘트에서 가장 정확한 값을 제공하며 양자 전기 역학에 대한 엄격한 테스트를 제공합니다. 결과는 알파 협력의 궁극적 목표로가는 길에 대한 실질적인 발전을 나타냅니다. 수소와 항 하이드로겐의 특성 사이의 정밀 비교는 새로운 기본 상호 작용과 대칭의 힌트를 검색 할 것입니다.
