Los físicos nucleares a menudo sondean la estructura del protón bombardeándolo con electrones energéticos y observando las interacciones de las partículas. La mayoría de las veces, el electrón intercambia un paquete de energía con el protón en forma de un único fotón virtual. Pero,a veces, el electrón interactúa con el protón de manera diferente; puede evocar dos fotones virtuales que pasa al protón. Los físicos midieron la frecuencia con la que un electrón intercambia dos fotones virtuales en comparación con un fotón virtual.
Los físicos nucleares han utilizado durante mucho tiempo dos métodos experimentales diferentes para determinar cómo los quarks, los bloques de construcción del protón, están dispuestos dentro de la partícula y cómo se mueven. Pero los resultados de estos métodos difieren en casi un factor de cinco en profundidad.sondas del protón. Los físicos ahora han descubierto que el efecto de intercambio de dos fotones aumenta enormemente los resultados de uno de los métodos, e incluir este aumento resuelve la diferencia en los resultados, lo que confirma que ambos métodos experimentales son válidos.
Los físicos nucleares han usado dos métodos diferentes para determinar la relación entre los factores de forma eléctrica y magnética del protón, cantidades que describen cómo se organizan los quarks, los bloques de construcción del protón, y cómo se mueven dentro de la partícula. Pero, elDos métodos experimentales que se han utilizado para determinar de forma independiente esta relación han arrojado resultados dramáticamente diferentes. Se pensó que el efecto de intercambio de dos fotones puede estar contribuyendo más a una medición separación de Rosenbluth que a la otra transferencia de polarización. Este efecto haHasta ahora ha demostrado ser demasiado difícil de calcular con precisión y aún no se puede medir directamente. Sin embargo, el efecto de intercambio de dos fotones se puede medir indirectamente al observar la frecuencia con la que el electrón interactúa con el protón y compararlo con la frecuencia con la que el gemelo antimateria del electrón,el positrón, interactúa con el protón.
Un equipo de más de 100 físicos nucleares realizó el experimento E04-116: Más allá de la aproximación nativa: una comparación precisa de la dispersión elástica de positrones-protones y electrones-protones en CLAS. El experimento produjo la primera mezcla de materia / antimateriaelectrones / positrones medición del haz del protón. El positrón a electrón e + p / e - p las relaciones concuerdan con los cálculos de intercambio de dos fotones hadrónicos, que resolverían la discrepancia del factor de forma del protón hasta Q 2 ~ 2,5 GeV 2 . Otros dos grupos de investigación, la colaboración VEPP-3 en Novosibirsk y la colaboración OLYMPUS en DESY, también han estado midiendo este efecto, aunque con haces únicos de electrones que comparan con haces únicos de positrones. VEPP-3 midió resultados similares, y los colaboradores de OLYMPUS todavía están analizando sus datos. Este resultado tiene relevancia para la extracción del radio del protón, y también sugiere que la estructura del protón proviene de más que solo las propiedades internas de los quarks constituyentes; por ejemplo, el espín intrínseco del protón not surgen estrictamente del giro de los quarks pero deben provenir del movimiento orbital de los quarks o de los gluones.
Este trabajo fue apoyado en parte por el Departamento de Energía de EE. UU., La Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., El Istituto Nazionale di Fisica Nucleare italiano, la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica de Chile CONICYT, el Centro Nacional de Investigación Científica y Tecnológica de Francia.y Commissariat à l'Energie Atomique, el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología del Reino Unido STFC y la Fundación Nacional de Investigación de Corea.
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Materiales proporcionado por Departamento de Energía, Oficina de Ciencias . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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