物理学家研究镜核以进行精密理论测试

在核物理学中，您常常可以清楚地了解故事的两面，但最近的一项实验允许研究人员做到这一点。他们将非常相似的原子核相互比较，以更清楚地了解原子核的组成方式，并发现还有更多关于原子核的知识。这项由能源部的托马斯·杰斐逊国家加速器设施进行的研究，最近在《物理评论快报》上以编辑建议的形式发表。

DOE劳伦斯伯克利国家实验室的博士后研究员Reynier Cruz-Torres解释说：“我们想研究核结构，这基本上就是质子和中子在核内的行为。”技术。“要做到这一点，我们可以测量任何想要的核。但是要对核理论进行高精度测试，我们仅限于具有精确计算能力的轻核。测量这些轻核是一般理解核结构的基准。”

对于这一测量，研究人员关注了宇宙中最简单和最轻的两个原子核：氦和氢。他们专注于氦的同位素氦3，之所以这么称呼是因为它仅包含三个主要成分：两个质子和一个中子。他们测试的氢同位素tri也由三个成分组成：一个质子和两个中子。

老Dominion大学和麻省理工学院的联合博士后研究员弗洛里安·豪恩斯坦说：“它们是镜核。因此，可以假设氦3中的质子与tri中的中子基本相同，反之亦然。”

根据研究人员的说法，通过比较这些相对简单的原子核，他们可以了解强大的核相互作用，这是其他地方无法复制的。这是因为作为宇宙中最轻，最复杂的原子核，这些原子核是与描述不同原子核基本结构的最新理论进行比较的极好的示例。

麻省理工学院的博士后研究员，现任杰斐逊实验室核实验的内森·伊斯古尔研究员纳森·伊斯古尔(Nathan Isgur Fellow)说：“理论计算已经存在了一段时间，但我们不知道它们有多好。”“因此，通过这项研究，我们能够定量地说明计算的效果。我认为这是非常重要的一步。”

为了进行比较，研究人员在连续电子束加速器设施(CEBAF)(位于杰斐逊实验室的DOE用户设施)中的高精度实验中测量了两个核。

CEBAF的电子瞄准了tri和氦3的原子核，其中一些原子与原子核的质子相互作用。撞击的质子和相互作用的电子随后被捕获并在杰斐逊实验室A厅实验室中称为光谱仪的大型探测器中进行测量。

克鲁兹-托雷斯说：“我们使用光谱仪研究那些最终状态粒子的性质，并回头看核，并试图了解核在反应发生之前发生了什么。”

该实验具有挑战性和开创性，因为它是在更广泛的能量范围内以前所未有的精度进行的。此外，for数据是这些研究这些反应的第一个数据。

然后，研究人员比较了从实验到氦3和tri原子核结构的理论计算的全部数据。他们发现，对于两个原子核，数据通常都与理论上的实验精度相匹配，这一壮举被一位研究人员描述为现代核物理的胜利。但是，相对于某些计算也观察到差异，表明需要对理论处理进行进一步改进。

“我们期望最后的氦3计算很容易与数据匹配，但实际上事实证明the的横截面非常适合理论计算，而氦3在整个范围内都不太适合。因此，我们需要回过头来看看3号氦。” Hauenstein解释说。

Dien证实，这种出乎意料的结果现在是认真进行轻核研究的动力。

Nguyen说：“以前，我们认为我们对计算非常了解。”“但是现在的结果是驱使我们进行更详细的测量的原因，因为我们希望确保我们与理论有很好的一致性。”

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