核电荷分布测量可以解决粒子物理学中的突出难题

(资料图片)

科学家所说的“核弱分布”描述了原子核中“活跃”质子的分布。这些质子有资格通过科学家所说的“弱相互作用”转变为中子。

研究人员最近审查了现有的标准程序来确定这种分布。在发表在《物理评论快报》上的这项研究中，他们放弃了之前使用核壳模型的治疗方法。相反，他们将弱分布与原子核中电荷的分布联系起来。科学家可以通过从核目标散射电子或通过原子光谱研究能级来测量这种分布。

新的数据驱动分析发现与之前基于模型的核弱分布测定结果存在显着差异。这一结果推动了基于核β衰变实验的新物理学的探索。它通过对粒子物理理论的预测与称为“Vud”的基本量的实验测量之间的差异提供部分解释来实现这一点。该术语描述了夸克如何在质子或中子内部从一种类型转变为另一种类型，从而改变粒子。

从核贝塔衰变中提取的“Vud”值似乎远小于粒子物理标准模型(公认的基本粒子物理最佳理论)所要求的值。这种观察到的异常现象激发了人们对新物理发现的可能性的热烈讨论。为了研究其起源，密歇根州立大学稀有同位素束设施(FRIB)的研究人员调查了所谓的“核弱分布”。

他们发现，目前对这种分布的理解是基于相当简单的模型，该模型假设原子核内存在不相互作用的核子。此外，他们表明，这种分布可以独立于使用核电荷分布测量的模型来确定，这可以通过电子核散射实验或通过原子光谱来完成。

通过分析现有数据，研究人员发现Vud的值更接近标准模型的预测。未来对核电荷分布的测量(例如在FRIB)可能会为解决Vud异常提供进一步的见解。

标签：