บาคาร่าเว็บตรง แหล่งที่มาของอิเล็กตรอน: MARATHON ออกจากโรงงานผลิตเครื่องเร่งลำแสงอิเล็กตรอนแบบต่อเนื่องที่โรงงาน Accelerator แห่งชาติของ Thomas Jefferson โครงสร้างภายในของนิวเคลียสที่มีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนที่สะท้อนกลับได้รับการศึกษาที่มีความแม่นยำสูง การวิจัยพบว่านิวตรอนมีแนวโน้มที่จะปรับเปลี่ยนโครงสร้างภายในของนิวตรอนมากกว่าโปรตอนเมื่อรวมเข้ากับนิวเคลียส
และสามารถช่วยไขปริศนาที่สำคัญของฟิสิกส์นิวเคลียร์ได้
การศึกษานี้ดำเนินการโดยความร่วมมือระหว่างประเทศของJefferson Lab Angular Momentum (JAM) โดยใช้ข้อมูลจากการทดลอง MARATHON ซึ่งอยู่ที่Thomas Jefferson National Accelerator Facilityในสหรัฐอเมริกา ผลลัพธ์ของทีมสามารถช่วยนักฟิสิกส์เข้าใจได้ดีขึ้นว่าควาร์กมีการกระจายตัวภายในโปรตอนและนิวตรอนอย่างไร และเหตุใดการแจกแจงเหล่านี้จึงแตกต่างกันเมื่อรวมโปรตอนและนิวตรอนไว้ในนิวเคลียส
โปรตอนประกอบด้วยอัพควาร์กสองตัวและดาวน์ควาร์ก ในขณะที่นิวตรอนประกอบด้วยดาวน์ควาร์กสองตัวและอัพควาร์กหนึ่งตัว ตั้งแต่ปี 2018 มาราธอนได้ใช้ลำแสงอิเล็กตรอนพลังงานสูงเพื่อตรวจสอบว่าควาร์กเหล่านี้กระจายตัวภายในโปรตอนและนิวตรอนอย่างไร เมื่อยิงไปที่เป้าหมายที่เย็นจัด อิเล็กตรอนเหล่านี้จะเกิดการกระเจิงแบบไม่ยืดหยุ่นลึกขณะที่พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับควาร์ก หลังจากนั้น อิเล็กตรอนที่กระจัดกระจายจะถูกตรวจจับโดยสเปกโตรมิเตอร์ที่มีความละเอียดสูงคู่หนึ่ง
ฟังก์ชันโครงสร้าง นักฟิสิกส์สามารถระบุการจัดเรียงของควาร์กภายในโปรตอนและนิวตรอนภายในนิวเคลียสเป้าหมายได้โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของอิเล็กตรอนขณะกระจายตัว การแจกแจงเหล่านี้อธิบายโดยฟังก์ชันโครงสร้างของโปรตอนหรือนิวตรอน
เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักฟิสิกส์ทราบดีว่า
หน้าที่โครงสร้างของโปรตอนและนิวตรอนอิสระนั้นแตกต่างจากหน้าที่ของโปรตอนและนิวตรอนที่ถูกผูกไว้ภายในนิวเคลียส สิ่งนี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ EMC ซึ่งตั้งชื่อตาม European Muon Collaboration ซึ่งค้นพบในปี 1983 และยังคงเป็นปริศนาที่สำคัญของฟิสิกส์นิวเคลียร์
ในการศึกษาล่าสุด ทีม MARATHON ได้วัดอัตราส่วนของหน้าที่โครงสร้างของโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสกระจกคู่ที่ง่ายที่สุด: ฮีเลียม-3 ซึ่งมีโปรตอนสองตัวและนิวตรอนหนึ่งตัว และทริเทียม (ไฮโดรเจน-3) ซึ่งมีหนึ่งตัว โปรตอนและนิวตรอนสองตัว การศึกษานิวเคลียสของกระจกหมายความว่าความไม่แน่นอนทางทฤษฎีหลายอย่างถูกตัดออกจากการวัดอัตราส่วน
แข็งแกร่งขึ้นสำหรับดาวน์ควาร์ก
ทีมงานใช้ลำแสงอิเล็กตรอน 10.59 GeV ซึ่งเป็นพลังงานสูงสุดที่เคยใช้ในการวัดการทำงานของโครงสร้างนิวคลีออน โดยใช้เทคนิคการแก้ไขข้อผิดพลาดใหม่ พวกเขาแยกอัตราส่วนฟังก์ชันโครงสร้างจากข้อมูลที่กระเจิง พวกเขาพบว่าเอฟเฟกต์ EMC นั้นแข็งแกร่งสำหรับควาร์กดาวน์มากกว่าควาร์กอัพ ซึ่งหมายความว่ามันมีผลมากกว่าโครงสร้างของนิวตรอนเมื่อเทียบกับโปรตอน
แม้ว่าผลลัพธ์จะสอดคล้องกับการคำนวณเชิงทฤษฎีและงานทดลองครั้งก่อนๆ แต่ก็ช่วยปรับปรุงความแม่นยำได้อย่างมาก
ในการศึกษาในอนาคต ทีมงานจะตั้งเป้าที่จะปรับแต่ง
วิธีการของพวกเขา ทำให้พวกเขาศึกษาหน้าที่ของโครงสร้างนิวคลีออนภายในนิวเคลียสที่ใหญ่กว่าและซับซ้อนกว่า ผลลัพธ์ของพวกเขาสามารถเปิดเส้นทางใหม่ที่มีแนวโน้มจะเพิ่มพูนความรู้ของเราเกี่ยวกับแรงนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งซึ่งรวมควาร์กเข้าด้วยกันรวมถึงต้นกำเนิดลึกลับของเอฟเฟกต์ EMC
รายงานการวิจัยในเอกสารสองฉบับในPhysical Review Letters บทความหนึ่งอธิบายผลการทดลองมาราธอนและอีกฉบับอธิบายการวิเคราะห์JAM
การว่ายน้ำของแบคทีเรียมีลักษณะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับของเหลวที่แบคทีเรียแช่อยู่ ในของเหลวที่ซับซ้อน เช่น ที่ซับในอวัยวะบางส่วน แบคทีเรียจะว่ายน้ำได้เร็วกว่าในของเหลวธรรมดาๆ เช่น น้ำมาก ซึ่งเป็นข้อสังเกตที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์สนใจมากว่า 60 ปี
“การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียว่ายน้ำได้เร็วกว่าในสารละลายพอลิเมอร์ที่มีความเข้มข้นต่ำกว่าในน้ำบริสุทธิ์ แต่ยังไม่ทราบสาเหตุที่แน่ชัดว่าทำไมพวกเขาถึงแสดงพฤติกรรมที่ผิดปกติเช่นนี้” Xiang Chengจากมหาวิทยาลัยมินนิโซตากล่าว
ทฤษฎีที่กล่าวถึงในปัจจุบันเกี่ยวกับการที่แบคทีเรียว่ายในของเหลวที่ซับซ้อนโดยเน้นที่การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นจากการมีอยู่ของโพลีเมอร์ (โมเลกุลที่ทำขึ้นโดยการเชื่อมโยงหน่วยขนาดเล็กจำนวนมากเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโมเลกุลที่ใหญ่ขึ้น) กระนั้น การศึกษาใหม่พบว่าพฤติกรรมการว่ายน้ำของแบคทีเรียที่เพิ่มขึ้นคล้ายกันในคอลลอยด์ โพลีเมอร์ที่กระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งของเหลว
รูปแบบใหม่สำหรับแบคทีเรียว่ายน้ำ การศึกษาที่ตีพิมพ์ในNatureเป็นผลจากความร่วมมือระหว่างทีมของ Cheng และนักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ ปักกิ่ง และมหาวิทยาลัยครูปักกิ่ง นักวิจัยวิเคราะห์ว่าแบคทีเรียแต่ละชนิดว่ายอย่างไรโดยศึกษาความเข้มข้นต่ำของ อี. โคไล ที่ ติดแท็กเรืองแสงที่ฉีดในสารละลายคอลลอยด์ (ที่ความเข้มข้นสูง แบคทีเรียเช่นอี. โคไลแสดงการว่ายน้ำร่วมกัน เช่น ฝูงนกหรือการสอนปลา ที่เปลี่ยนพฤติกรรมการว่ายน้ำ) ทีมงานสังเกตเห็นคุณลักษณะ 7 ประการ เช่น ความเร็วในการว่ายน้ำและอัตราการลอยตัว ที่เห็นด้วยกับพฤติกรรมการว่ายน้ำของแบคทีเรียที่พบในสารละลายพอลิเมอร์ และสรุปว่าไดนามิกที่เกิดจากพอลิเมอร์เพียงอย่างเดียวไม่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมแบคทีเรียเดินทางได้เร็วกว่าในของเหลวที่ซับซ้อน
นักวิจัยตระหนักว่าแต่ละอนุภาค ไม่ว่าจะเป็นคอลลอยด์หรือพอลิเมอร์ ปรากฏเป็นพื้นผิวแข็งต่อแบคทีเรียที่เดินทาง การชนเข้ากับพื้นผิวของวัตถุทำให้เกิดแรงบิด งอแฟลกเจลลา และลดแนวที่ไม่ตรงระหว่างมัดแฟลเจลลาร์กับตัวเซลล์ ส่งผลให้ว่ายน้ำโดยรวมเร็วขึ้นและเร็วขึ้น เพื่อรวมผลการทดลองทางคณิตศาสตร์ นักวิจัยได้พัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการว่ายน้ำของแบคทีเรีย โมเดลที่ปราศจากพารามิเตอร์นี้นำเสนอวิธีใหม่ในการคิดเกี่ยวกับการว่ายน้ำของแบคทีเรียโดยการรวมการหมุนของแบคทีเรียที่แข็งกระด้างเข้ากับความเร็วเชิงมุมของร่างกายเซลล์ บาคาร่าเว็บตรง
