11 月 13 日消息，據(jù)高能物理研究所，北京譜儀 Ⅲ(BESⅢ)國際合作組精確測量中子的類時電磁形狀因子，實驗結(jié)果解決了長期存在的光子-核子耦合反常的問題，并觀測到中子電磁形狀因子隨質(zhì)心能量變化的周期性振蕩結(jié)構(gòu)。
中子和質(zhì)子統(tǒng)稱為核子，是構(gòu)成可見物質(zhì)世界的主要成分。迄今為止，核子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍有許多未解之謎。例如，長達二十余年的光子-核子相互作用之謎。1998 年，F(xiàn)ENICE 實驗首次測量了中子的類時電磁形狀因子，實驗結(jié)果表明光子-中子相互作用強于光子-質(zhì)子相互作用，與夸克模型預(yù)期不符。
解決上述謎題需要精確測量核子的電磁形狀因子，其是物理學(xué)家用來描述核子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，特別是電密度或磁密度分布的一類基礎(chǔ)觀測量。
然而，相關(guān)實驗測量比較匱乏，原因在于電中性的中子在探測器中難以探測。
BESⅢ 國際合作組采用能量掃描方法，在能量區(qū)間(質(zhì)心能量 2.0-3.08GeV)剖析了正負(fù)電子對湮滅到中子-反中子對過程。研究獲得了目前中子電磁形狀因子最精確的測量結(jié)果，與 FENICE 實驗結(jié)果相比，平均測量精度提高了約 30 倍。科研人員結(jié)合 BESⅢ 國際合作組先前獲得的質(zhì)子研究結(jié)果，得到了光子-質(zhì)子(中子)相互作用截面之比。該結(jié)果表明光子與質(zhì)子耦合更強。
此外，實驗團隊還觀測到中子電磁形狀因子分布中的一個周期性振蕩結(jié)構(gòu)。該振蕩分析受到另一項基于 BaBar 實驗結(jié)果的啟發(fā)。不同之處在于質(zhì)子的電磁形狀因子圍繞修改的偶極分布振蕩，而中子的則圍繞偶極分布振蕩。上述結(jié)果是理解核子電磁形狀因子的重要研究進展。
IT之家了解到，11 月 8 日，相關(guān)研究成果作為封面文章，發(fā)表在《自然-物理》(Nature Physics)上。
