На сверхкоротких расстояниях нуклоны повели себя неожиданно

Физики из Израиля и США впервые описали сильное ядерное взаимодействие между протонами и нейтронами на чрезвычайно коротких расстояниях. О своей работе авторы рассказали в журнале Nature.

Сильное ядерное взаимодействие — одна из четырех фундаментальных сил в природе наряду с гравитацией, электромагнетизмом и слабым взаимодействием. Оно отвечает за отталкивание и притяжение между протонами и нейтронами в ядре атома, что удерживает атом от коллапса внутрь самого себя. В атомных ядрах большинство протонов и нейтронов находятся достаточно далеко друг от друга, чтобы физики могли точно предсказать их взаимодействие. Однако эти предсказания оказываются неточными, когда субатомные частицы сближаются очень сильно.

Хотя в природе такие взаимодействия на сверхкоротких расстояниях достаточно редки, они тем не менее возможны в нейтронных звездах и других компактных космических объектах.

В новом исследовании авторы изучили огромное количество столкновений электронов с атомными ядрами на детекторе CLAS Лаборатории Джефферсона Министерства энергетики США, который работал с 1988 по 2012 годы. Ученые сумели выделить и рассчитать импульс нескольких сотен пар высокоимпульсных нуклонов. Они рассматривали каждую изолированную пару как «снимок» и организовывали несколько сотен снимков вдоль распределения импульса.

Физики обнаружили, что по мере сокращения расстояния между протонами и нейтронами происходит изменение в их взаимодействии друг с другом: из тензорного оно становится скалярным. Там, где на больших расстояниях сильное ядерное взаимодействие «притягивает» протон к нейтрону, на сверхкоротких расстояниях эта сила порождает также и другие процессы, например отталкивание нейтронов.

В результате анализа данных исследователи наблюдали переход: оказалось, что на все более коротких расстояниях сильное ядерное взаимодействие влияет не только на протоны и нейтроны, но и на пары протонов, равно как и пары нейтронов. Причем в последнем случае она отталкивает субатомные частицы.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.