Dans une certaine mesure, la recherche en physique des particules a été éplucher un oignon comme, dont les couches extérieures pelés, jusqu'à ce que nous pouvons étudier les plus petites particules le constituant. Une agréable surprise est que ces minuscules particules fournit une nouvelle perspective pour le physicien de recherche profond secret univers vaste.
atome contient un proton (proton), les neutrons (neutrons) et le nuage d'électrons (Electron nuage). | Source: DEUTSCHES ELEKTRONEN-SYNCHROTRON
Que l'oignon ou d'autres matières est faite atome Composé, dans le centre de chaque atome est déterminée par le nucléaire - proton et neutron - constitué le noyau. Lorsque nous avons des protons « Anatomy », vous constaterez qu'il est à l'intérieur très complexe, il contient trois quarks: « sur » quark un « down » (d) et deux quarks (u).
proton interne (proton) et des neutrons (neutrons) sont composés de quark (quark up) et un quark inférieur (quark bas) de celui-ci. | Source: DEUTSCHES ELEKTRONEN-SYNCHROTRON
Cependant, trois photos de quarks est encore trop simple. Ils sont accompagnés d'un groupe de particules transitoires chaotiques. Il y a beaucoup de courte durée de vie quarks de mer Il ne cessera pas l'émergence et l'anéantissement. (Quark de mer sont présentes dans les quarks à l'intérieur du nucléon - état de paire anti-quark intermédiaire, cet état il y a très peu de temps) En outre, le proton « collé » ensemble massless gluon . gluon force nucléaire forte (L'un des quatre forces fondamentales) messager, les quarks attirent.
En fait, à l'intérieur des protons et des neutrons sont beaucoup plus complexes. En plus de trois quarks de valence (quark de valence), il y a beaucoup quark internes - quark de continuer à produire et à l'anéantissement. Le jaune représente le gluon, il est leur quark lié par la force nucléaire forte vivra. Il quark avec des propriétés liées force nucléaire forte, est appelée « charge de couleur » - apparaît en rouge, vert et bleu sur la figure. | Source: DEUTSCHES ELEKTRONEN-SYNCHROTRON
Cette situation chaotique si difficile à comprendre plusieurs des propriétés des protons, en particulier des protons tourner Mystère. Toutes les tours sont des particules élémentaires a du moment angulaire intrinsèque. La compréhension du spin des particules élémentaires aident les scientifiques à comprendre les processus physiques et chimiques. La nature de tout matériau sensiblement dominée par la rotation, et par conséquent, le comportement des matériaux sous des températures différentes, la conductivité et de spin elle liée à d'autres propriétés liées à des particules. Par exemple, un matériau non conducteur à une température super-faible supraconductrices changements de phase soudaine liés à un peu de spin.
Proton est de spin 1/2, dans un premier temps, les physiciens pensent qu'il est principalement de la contribution de spin des quarks. Quark rotation est de 1/2, à condition que les deux sens de rotation opposé, dans lequel le quark de protons, puis ils vont annuler l'autre pour produire un spin total de 1/2. Mais en 1987, une série d'expériences de physique des hautes énergies expérimentales sous-groupe européen a déclenché une soi-disant " crise de spin Proton . « Donne les résultats surprenants d'expériences par le CERN, DESY et SLAC effectuées: Quark contribution au spin du proton est seulement 30% ! Bien sûr, juste à l'intérieur de l'image de protons complexe, nous devrions être en mesure de juger les choses pas simples, d'autres effets à l'intérieur du proton et le quark mer spin gluon du proton et devrait donc avoir contribué.
Dans le passé, les physiciens ont toujours pensé que le spin du proton est composé principalement de trois quarks de valence (flèche gauche montre la direction du spin) contribution. Mais en fait, les gluons et les quarks mer de courte durée contribue également par leur rotation et le mouvement (flèche grise). | Source: DEUTSCHES ELEKTRONEN-SYNCHROTRON
Pendant des décennies, les physiciens explorent le mystère de spin du proton, donc nous nous rapprochons de la réponse finale. Cela dépend QCD (QCD) - une description des interactions fortes entre la théorie de QGP - le développement continu, en particulier le développement d'un physicien est appelé Lattice QCD (Lattice QCD) compétences, afin que nous puissions mieux prévoir les contributions spécifiques provenant d'autres sources de rotation. En même temps, supercalculateurs dans le passé le développement exponentiel, mais aussi de faire un tel calcul mathématique complexe que possible.
Dans cette physiciens en difficulté aujourd'hui, après 30 ans, les scientifiques ont utilisé le supercalculateur CSCS Piz daint premier gluons temps, quarks et de la mer quarks prix pour faire un calcul quantitatif de la contribution du spin du proton (résultats présentés ci-dessous comme le montre), que les physiciens résolvent enfin la confusion de longue date a apporté un nouvel espoir. Les résultats sont publiés dans le 6 Octobre "Physical Review Letters" .
valence quark (portion cylindrique rayé bleu et violet), quark de la mer (partie bleu, pourpre et rouge cylindrique solide) et une gomme de sub (barres vertes pleines) contributions respectives au proton tourne. | Source: Constantia Alexandrou et al.
Les chercheurs ont d'abord pour calculer avec précision leur rotation par la compréhension de la masse du quark physique. Ceci est une tâche très complexe, parce que les quarks et les gluons individuels sont liés ensemble force nucléaire forte, ne peut pas être séparé de manière indépendante. Selon les chercheurs les mésons, la qualité des quarks et vers le bas quarks sont ajustés (par un anti-quark et anti-quark vers le bas) la qualité, de manière à résoudre ce problème. Plus que cela, ils ont besoin pour surmonter de nombreuses difficultés, y compris la réduction des quarks et des gluons mer calculer l'erreur statistique de la contribution totale de spin, les valeurs sur la façon d'adimensionnels obtenir des expériences de simulation à valeur physique est mesurée, et calculate millions décrit comment quarks dans le temps et dans l'espace « propagateur » deux mouvements, etc., qui sont inséparables de chaque étape pour compléter la puissance de calcul Piz daint supercalculateurs.
Les calculs vers la fissure finale du mystère de spin du proton a franchi une étape cruciale.
