خرید کتاب

دانشمندان توانستند با بازنگری نتایج آزمایش‌های پیشین، راز کاهش حرکت کوارک‌ها درون اتم‌های بزرگ‎تر را کشف کنند.

تاکنون، به اطلاعات موجود درباره‌ی اتم ها جزئیاتی اضافه نشده است. ذرات بنیادی که کوارک نامیده می‌شوند، به‌محض اینکه گرفتاری در جمعیت پروتون‌ها و نوترون‌ها، دچار نوعی کندی حرکت می‌شوند؛ اما درواقع، آن‌ها نباید دچار این کندی شوند. برای دهه‌ها، فیزیک‌دانان به‌دنبال نشانه‌هایی برای تمایل کوارک‌ها برای کاهش سرعت در اتم‌های بزرگ‌تر بودند؛ اما نتوانستند توضیح قانع‌کننده‌ای برای این مسئله بیابند. در‌حال‌حاضر، دانشمندان توانستند با نگاهی دقیق‌تر به داده‌های گذشته سرنخ‌هایی برای توضیح این پدیده عجیب به‌دست آورند.

گروه بزرگی از فیزیک‌دانان مشهور به CLAS Collaboration اخیرا دوباره‌ داده‌های جمع‌آوری‌شده از آزمایش‌های پیشین در تأسیسات شتاب‌دهنده‌ی پرتو الکترون پیوسته آزمایشگاه جفرسون را بررسی کردند. هدف آن‌ها یافتن شواهدی در حمایت از یکی از دو توضیح بالقوه برای این سؤال بود که چرا کوارک‌ها (اجزای تشکیل‌دهنده‌ی پروتون‌ها و نوترون‌ها) درون اتم‌های بزرگ‌تر جنبش کمتری دارند.

در اوایل دهه‌ی 1980، گروهی اروپایی به‌نام Muon Collaboration اولین‌بار این پدیده را کشف کردند. آن‌ها متوجه تفاوت رفتار ذرات هسته‌ای در اتم‌های بزرگ‌تر مانند آهن درمقایسه‌با اتم‌های کوچک‌تر مانند هیدروژن شدند. این پدیده به‌عنوان اثر ای‌ام‌سی (EMC Effect) شناخته و مشخص شد که هرچه اتم بزرگ‌تر باشد، حرکت کوارک‌ها درون آن اتم کندتر است.

کوارک‌ها ذراتی با انرژی بسیار هستند که هنگام اشتراک‌گذاری آن‌ها را جذب می‌کنند. در زمان ایجاد پیوند سه‌گانه برای تشکیل پروتون‌ها و نوترون‌ها، نباید تفاوتی میان این امر در نظر گرفت که کوارک‌ها در هسته‌ها هستند یا در مکانی نامعلوم حرکت می‌کنند.

داگلاس هیگین‌بوتام، فیزیک‌دان هسته‌ای در آزمایشگاه جفرسون، دراین‌باره گفت:

درحا‌ل‌حاضر، دو مدل اصلی برای توصیف این اثر وجود دارد. در یکی از این مدل‌ها، همه‌ی پروتون‌ها و نوترون‌های یک هسته و درنتیجه کوارک‌های آن‌ها به یک شیوه تغییر داده شدند.

توضیح دیگر حاکی از آن است که پاسخ در نوعی رابطه‌ی کوتاه‌برد نهفته که وقتی رخ می‌دهد، گروه‌های مختلفی از کوارک‌ها در محدوده قرار می‌گیرند.

هیگین‌بوتام دراین‌باره گفت:

این توضیح بیان می‌کند بسیاری از پروتون‌ها و نوترون‌ها به‌گونه‌ای رفتار می‌کنند که انگار آزاد هستند؛ در حالی‌که سایر آن‌ها در ارتباطات کوتاه‌برد هستند و بسیار اصلاح شدند.

پژوهشگران با تجزیه‌وتحلیل داده‌های قدیمی درباره‌ی پراکندگی الکترون‌های در‌حال‌حرکت درون نوترون‌ها و پروتون‌های اتم‌های کربن، آلومینیوم، سرب و آهن توانستند تابع جامعی کشف کنند که اثر ای‌ام‌سی را توصیف می‌کند. توصیف آن‌ها به بخت ارتباط کوتاه‌برد بین یک نوترون و یک پروتون هنگام تماس بستگی دارد.