新研究为研究中子的电磁结构提供了新的思路

中子是由三价夸克和由胶子和夸克-反夸克对组成的中性海洋组成的束缚系统。虽然质子在1919年被发现,中子在1932年被发现,但它们的结构仍然没有被完全了解。物理学家使用电磁形式因子来描述中子和质子的动态内部结构。这些形状因子代表电荷和磁化强度的平均分布。在新的研究中,BESIII合作组织的物理学家测量了电子-正电子湮没反应成中子和反中子对,以确定中子的有效形态因子。

艺术家对中子及其内部结构的印象。图片来源:朱晓荣/中国科学技术大学

艺术家对中子及其内部结构的印象。图片来源:朱晓荣/中国科学技术大学

“一个单一的形式因素,在一个特定的能量水平测量,起初并不能说明什么,”Frank Maas教授说,他是PRISMA+集群的研究人员,在美因茨赫姆霍尔兹研究所,和GSI helmholtzentrum für Schwerionenforschung Darmstadt。

为了得出中子结构的结论,需要测量不同能量下的形状因子。

“在特定的能量范围内,可以通过标准的电子-质子散射实验获得,形状因子可以相当准确地确定。”

“然而,到目前为止,在其他需要所谓的湮灭技术的范围内,还没有出现这种情况,即物质和反物质相互毁灭。”

使用北京谱仪ⅲ(besiii)在北京正负电子对撞机II(BEPCII),MAAS教授和他的同事学习中子和Antefron对在2到3.08 GEV(Gigaelectronvolts)之间的质量中心的电子正电子湮没中产生的电子正电子湮没。

他们的结果使中子形态因子的统计值比以前的测量值提高了60倍以上。

他们还证明了在类时状态下湮灭的中子形态因子数据与电子散射实验的结果是相同的。

马斯教授说:“可以说,有了这些新数据,我们填补了中子形态因子‘地图’上的空白,这在以前是一个未知的领域。”

“这些数据现在如同在相应散射实验中获得的那样精确。”

“因此,我们对中子的形状因素的了解将发生巨大变化,因此我们将获得对这个重要的自然组成部分的更全面的了解。”

球队结果发表于杂志自然物理

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BESIII合作,2021年。中子电磁结构的振荡特征。Nat。17,1200-1204;DOI:10.1038 / S41567-021-01345-6

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