home
user-header

                        
                        
Физики решили загадку радиуса протона для электрон-протонного рассеяния
Сур Бере
Pro аккаунт
25 августа 2021 г., 11:36 277

Физики применили метод интерполяции с помощью непрерывной дроби к данным двух экспериментов по упругому рассеянию электронов на протонах, из которых следовали различные значения зарядового радиуса протона. В результате для обоих опытов они смогли получить близкие по величине значения радиуса, разрешив таким образом имевшееся противоречие. Работа опубликована в Physical Review Letters.

W. Xiong et al / Nature, 2019  


 

Среднеквадратичный зарядовый радиус протона — это фундаментальная физическая константа, которая в недавнем прошлом оказалась в центре внимания физиков по всему миру. Эта величина характеризует степень неточечности протона безотносительно к деталям распределения заряда внутри него. До 2010 года было всего два типа экспериментов, которые могли определить ее с достаточной точностью: спектроскопия атома водорода и упругое рассеяние электронов на протонах — и оба они давали примерно одно и то же значение, близкое к 0,88 фемтометрам.

 

Однако в 2010 году были опубликованы первые эксперименты по спектроскопии мюонного водорода, в которых радиус протона оказался равен 0,84 фемтометрам. Обнаруженное расхождение получило название «загадка радиуса протона» и заставило многие группы повторять и перепроверять старые эксперименты. Подробнее об этой загадке вы можете прочитать в нашем материале «Щель в доспехах».

 

Со временем стали появляться результаты перепроверок экспериментов обоих типов, и в ряде случаев перепроверка давала меньшее значение. Мы уже рассказывали ранее про противоречие в экспериментах по измерению частоты перехода 1S-3S атома водорода. Такое расхождение наталкивает на мысль о том, что загадка радиуса протона, вероятно, имеет технический, а не фундаментальный характер.

 

Результаты измерения радиуса протона, полученные в разных экспериментах. Желтым цветом показан радиус, переизвлеченный авторами из двух предыдущих работ. (Z.-F. Cui et al / Physical Review Letters, 2021)

 

В русле этой идеи группа физиков из Германии, Италии и Китая при участии Крэйга Робертса (Craig Roberts) из Нанкинского университета, решила пересмотреть результаты недавних экспериментов по электрон-протонному рассеянию, проведенных в лаборатории имени Джефферсона коллаборацией PRad (об этом мы также писали), в которых значение радиуса протона получилось равным 0,831(19) фемтометров, и более старых экспериментов, проведенных коллаборацией A1 в Майнце, в которых оно оказалось равным 0,879(8) фемтометров. В результате новой обработки данных обеих групп физики смогли существенно сблизить их значения.

 

Слабым местом при извлечении информации о размере протона из данных об упругих рассеяниях электрона на протонах стало то, что в случае, если передаваемый импульс от одной частицы к другой оказывается очень мал, мы не можем точно знать детали такого взаимодействия. В частности, при извлечении радиуса протона ключевую роль играет электрический формфактор, а точнее, его производная в точке нулевого квадрата передаваемого импульса. К сожалению, его точный вид нам неизвестен, а расчет в рамках квантовой хромодинамики пока не достижим, поэтому физикам приходится опираться на разнообразные феноменологические модели.

 

Авторы новой работы вместо использования подгоночных функций применили метод, развитый ранее Шлессингером. Метод подходит для решения задач, в которых необходима модельно-независимая экстра- или интерполяция. Его суть заключается в построении аналитической функции на базе исходных данных с помощью непрерывной дроби. Важно, что при этом такая интерполяция способна уловить как локальные, так и глобальные особенности поведения функции, что оказалось достаточно для вычисления производной от формфактора в точке с нулевым импульсом. 

 

Для учета статистических ошибок физики повторяли эту процедуру с тысячей разных наборов данных, которые генерировались путем замены каждой точки в исходном наборе на случайное значение, лежащее в пределах исходной дисперсии. Применяя такой подход к данным PRad, авторы получили значение радиуса протона, равное 0,838(5) фемтометров. Похожим образом они пересчитали радиус протона для эксперимента группы A1, и он составил 0,856(14) фемтометров. Комбинация этих двух значений дала итоговую величину радиуса по экспериментам с электрон-протонным рассеянием, равную 0,847(8) фемтометров, что находится в хорошем согласии с результатами спектроскопии мюонного водорода.

 

Исследование рассеяний частиц на разнообразных мишенях играет важную роль в фундаментальной физике. Так, мы уже писали про то, как упругое рассеяние ограничило отклонения нейтрино от Стандартной модели.

 

N+1

#естественные_науки

Избранное
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться или зарегистрироваться
Читайте также

Добрый день. Решил все таки рассказать как я переболел коронавирусом в прошлом году, как всё происходило. Думаю не надо замалчивать разные нюансы работы медиков.

 

Да, я был вакцинирован. Вакцинировался в августе, заболел в октябре. В четверг вечером голова разболелась, ночью температурил. На следующий день температура опять поднялась, после обеда позвонил в больницу, оставил заявку на взятие анализа. Сказали что завтра приедут, т.е. в субботу. Но я сомневался что в субботу приедут, так как в позапрошлом году, когда я был контактным, на выходных тоже не приехали. Так и случилось, приехали только в понедельник, и то поздно вечером. В этот же понедельник у меня уже пропали вкус и обоняние. И вот когда брали анализы, нам сказали что анализы в город поедут только в среду. И что мы имеем? Со дня заявки на анализы, прошла неделя, чтобы узнать результаты. НЕДЕЛЯ. А как вы знаете, врач может выписать лекарства от ковида только после положительного результата. А поражение легких от ковида, за пару дней может достичь 60 процентов. До выдачи результата анализа мне уже стало трудно дышать полной грудью. Появился сухой кашель. Я заранее попросил у врача список лекарств, которыми надо закупиться, так как уже было понятно и без анализа что это ковид, еще и были сомнения что такие лекарства можно найти в нашем улусе. 

 

Кстати о лекарствах, это нормально, когда в пик пандемии в целом улусе в аптеках нету парацетамола? Что за халатная работа правительства? Парацетамол пришлось заказать тоже из города, а до этого прям сидели и считали таблетки, на сколько дней хватит их на всех. И какого было удивление что одно лекарство от ковида стоит больше 5К, и это на один курс одного человека. Почему правительство не помогает с лекарствами? Хотя бы половину от цены? В улусах не живут богачи, там живут простые люди с средней зарплатой в 20К, если не меньше. Ладно лично у меня больших проблем с деньгами нет, но я не представляю как лечатся люди которые живут от зарплаты до зарплаты.

 

Так вот, закупились лекарствами на сумму почти в 20К. Сидим лечимся. Участковый врач приезжает каждый день, дает уколы и т.д. Врач записал нас на рентген, чтобы проверить легкие. Сказали что сами приедут за нами. Прошло 2 дня, не приехали. Потом вообще сказали чтобы приехали сами. Кое как добрались. На следующий день врач говорит что мне надо лечь в больницу. Собрался, готов ехать, сказали что заберут. Нет, сказали мест нет. Только когда место освободится. Хотя я был уже уверен что даже если место освободится то не возьмут, так как во-первых, больных было много, во-вторых, я молодой и вакцинирован. Понял что меня возьмут в последнюю очередь. И в этом время, лежу, читаю Ykt, и вижу пост о том что Балабкина говорит не приезжать в город, а лечится в больницах на местах. Сейчас вот смешно, а тогда не очень) Так и лечились дома, каждый вечер приезжал врач, давал укол который помогал мне нормально дышать, прям легкие сразу как будто расширялись. Благо прошло все без серьезных последствий, хотя легкие напоминают о себе до сих пор.

 

Вообще удивляет слабая работа правительства, которая не может обеспечить лекарствами улусы, тем более самым распространенным и дешевым, но в то же время очень нужным лекарством, как парацетамол. Ладно мы, город у нас рядом, интересно узнать как обстоят дела в отдаленных улусах. У них все там организовано или как всегда все замалчивается?

 

И конечно когда пандемия закончится в первую очередь будут награждены всякие министры, а не рядовые врачи. Министры которые сидят у себя в кабинетах, даже республику в нужное время лекарством обеспечить не могут, работу больниц наладить не могут, но все равно получают огромные зарплаты. Такие зарплаты должны получать эти дежурные врачи, которые в 50-ти градусный мороз, поверх пуховика надев эти защитные костюмы, ходят по домам рискуя своим здоровьем, и лечат людей как могут.

 

Поделитесь своими историями, кто болел, как болел, как работали врачи.

Всем здоровья. 

Очень жаль, что не успела подключиться к разговору о собаках. Так вот ! Вспомните детскую песенку ! Собака бывает кусачей, от жизни, от жизни собачей ! Помните ? Надеюсь, да! А теперь вопрос !? А кто сделал  этих собак такими ? Вы же пачками их выбрасываете на улицу ! Видите ли написали вам на коврик ! Или постарела ! И пинка под зад ! Разве нет ? А может они с небес спустились? Или из моря вышли ? А теперь второй вопрос !? Господа ! Если вас не кормить, совсем, и  в одних трусах но морозец ! Как вам это, понравится ? Вот я бы посмотрела на вас ! Вы бы озверели быстрее этих собак, и начали кидаться друг на друга. Так что ненадо обвинять тех, кто вам не мстит, они просто выживают как могут. Голодные и несчастные !!! Вспомните войну, именно собаки служили человеку, вытаскивали раненных, отдавали свои жизни, помогали голодным людям в Ленинграде выживать. Да и сейчас служат! Во многих городах именно собакам стоят памятники. И всегда собака была другом человека.  А теперь!? Что теперь? В кого вы превратились ? В убийц ! Создайте ПРИЮТ для бездомных собак и кошек. Только хороший и теплый, а не типа сарая ! И начните заботиться о них ! Поделитесь с ними едой !  И тогда вы все увидите, как в глазах этих несчастных просыпается и возвращается любовь и уважение к человеку !!! И запомните ! Бумеранг никто не отменял, он возвращается быстрее, чем вы думаете !  И очень больно может ударить по ВАШИМ СЕМЬЯМ !!! Тогда уж не спрашивайте, а за что мне это ? Посмотрите тем, кого вы приговорили к смерти , в глаза, что вы там увидите ? Как вы ребенком бегали рядом с маленьким щенком ? Или, как обнимали его и целовали его в мокрый нос? А может вам всем стоит вспомнить, что мы люди ! Говорят, человек -звучит гордо ! А точно это ? Или все таки НЕТ ! Вам решать !!!

Включите премодерацию комментариев
Все комментарии к этому посту будут опубликованы только после вашего подтверждения. Подробнее о премодерации
Обратная связь