Fizicienii au măsurat, pentru prima dată, interacţiunea nucleară slabă din interiorul atomilor

Detectarea acestei forţe enigmatice verifică o predicţie a Modelului Standard, cel mai acceptat model care explică 3 din cele 4 forţe fundamentale cunoscute în Univers, scrie Futurity.

„Această observaţie determină cel mai important component al interacţiunii slabe dintre un neutron şi un proton şi de asemenea dintre un neutron şi alte nuclee ale atomilor”, a precizat W. Michael Snow, profesor la University-Bloomington College of Arts and Sciences şi directorul Center for Spacetime Symmetries al universităţii. Snow este de asemenea purtătorul de cuvânt al NDPGamma Experiment de la Oak Ridge National Laboratory, unde cercetătorii au realizat experimentele.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

„Rezultatul îmbunătăţeşte înţelegerea noastră a una dintre cele patru forţe fundamentale ale naturii”, a adăugat cercetătorul.

Aceste patru forţe sunt interacţiunea nucleară tare, electromagnetismul, interacţiunea nucleară slabă şi gravitaţia. Protonii şi neutronii sunt alcătuiţi din particule mai mici (quarci) ţinuţi legaţi de interacţiunea tare. Interacţiunea slabă există în distanţa din şi între protoni şi neutroni. Scopul experimentului a fost de a izola şi măsura un component al interacţiunii slabe.

„Scopul experimentului a fost de a izola şi măsura un component a interacţiunii slabe”

Pentru a detecta interacţiunea slabă din protoni şi neutroni, conducătorii experimentului au folosit un instrument numit NPDGamma de la Oak Ridge National Laboratory care controlează direcţia de spin a neutronilor reci pe care îi generează instrumentul Spallation Neutron Source. După alinierea momentului cinetic (spinului) a acestor neutroni, echipa îi loveşte în protoni într-un lichid de hidrogen pentru a produce radiaţie gamma. 

„Scopul experimentului a fost de a izola şi măsura un component a interacţiunii slabe, care se manifestă prin emisii de radiaţii gamma, care pot fi măsurate şi verificate cu acurateţe statistică”, a precizat David Bowman, conducătorul echipei pentru fizica neutronică de la Oak Ridge. „Trebuie să detectezi multă radiaţie gamma pentru a vedea acest mic efect”, a adăugat acesta.

Orice deviere în direcţia razelor rezultate poate veni de la interacţiunea slabă dintre protoni şi neutroni. Prin numărarea mai multor emisii de radiaţie gamma opusă spinului neutronic decât de-a lungul spinului, cercetătorii au putut observa interacţiunea slabă. Mica deviere, circa 30 de părţi dintr-un miliard, este cea mai mică asimetrie a razelor gamma care a fost observată până acum.

Următoarea etapă este de a răspunde la întrebările care au apărut în urma studiului, precum explorarea legăturii dintre interacţiunea slabă dintre protoni şi neutroni şi interacţiunea tare dintre quarcii din interior. Ca parte din acest efort, cercetătorii au în plan căutarea efectului interacţiunii slabe asupra spinului neutronic lent în heliul lichid.

„Există o teorie a existenţei interacţiunii slabe între quarcii din protoni şi neutroni, dar modul în care interacţiunea tare dintre quarci trece la interacţiunea slabă dintre protoni şi neutroni nu este pe deplin înţeles. Aceasta este o problemă încă nerezolvată”, a precizat Snow.

Fizicianul a mai adăugat şi că „interacţiunea slabă ne permite să scoatem la iveală unele trăsături unice ale dinamicii quarcilor din interiorul nucleului unui atom”.

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole:

A greşit Einstein? O forţă bizară care guvernează universul nostru poate fi găsită în centrul galaxiei noastre

Fizicienii au putut măsura pentru prima dată interacţiunea cu materia a uneia dintre cele mai enigmatice particule

Ce sunt atomii?

FOTO. O imagine cu un singur atom, realizată cu o cameră foto obişnuită, a făcut înconjurul lumii