《自然·物理》以封面文章形式發(fā)表成果論文?！≈锌圃焊吣芩?供圖
中新網(wǎng)北京11月11日電 (記者 孫自法)記者11日從中國科學(xué)院高能物理研究所(中科院高能所)獲悉，北京譜儀III(BESIII)作為北京正負電子對撞機核心科研裝置之一，其國際合作組最近已實現(xiàn)對中子電磁結(jié)構(gòu)精確測量，從而揭開困擾學(xué)界20多年的光子-核子相互作用之謎。
北京譜儀III國際合作組最新完成的對中子的類時電磁形狀因子進行精確測量，實驗結(jié)果不僅解決了長期存在的光子-核子耦合反常的問題，還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)。這項重要物理實驗結(jié)果論文，近日以封面文章形式在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·物理》發(fā)表。
據(jù)中科院高能所實驗物理中心介紹，中子和質(zhì)子統(tǒng)稱為核子，它們是構(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，長達20余年的光子-核子相互作用之謎即是其中之一。1998年意大利芬尼斯(FENICE)實驗首次測量了中子的類時電磁形狀因子，其結(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。
解決光子-核子相互作用之謎需精確測量核子的電磁形狀因子，它是物理學(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)實驗測量一直比較匱乏，原因在于電中性的中子在探測器中難以探測。
針對這一難題，北京譜儀III國際合作組通過創(chuàng)新的能量掃描方法，在能量區(qū)間(質(zhì)心能量2.0-3.08GeV，即20億-30.8億電子伏特)研究了正負電子對湮滅到中子-反中子對過程。實驗團隊綜合運用中子、反中子在不同子探測器中的信息來有效提高信噪比，還利用100億J/ψ粒子數(shù)據(jù)對中子、反中子在探測器中的探測效率、觸發(fā)效率做精確校準，從而獲得中子電磁形狀因子迄今最精確的測量結(jié)果，與FENICE實驗結(jié)果相比，平均測量精度提高約30倍。結(jié)合北京譜儀III國際合作組之前獲得的質(zhì)子研究結(jié)果，最新得到光子-質(zhì)子(中子)相互作用截面之比，結(jié)果清楚表明光子與質(zhì)子耦合更強。
中科院高能所透露，北京譜儀III國際合作組這次實驗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)，該振蕩分析受另一項基于美國斯坦福巴巴(BaBar)實驗結(jié)果的研究所啟發(fā)，其不同之處在于，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。如果假設(shè)振蕩頻率相同，振蕩相位接近正交。
北京譜儀III國際合作組實驗團隊表示，該振蕩結(jié)構(gòu)揭示了核子內(nèi)部存在未理解的動力學(xué)機制，可能的解釋包括末態(tài)散射效應(yīng)以及與共振態(tài)的干涉等，這是理解核子電磁形狀因子的新里程碑。
另據(jù)了解，1個月前，國際學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》發(fā)表北京譜儀III實驗精確測量Ds^+介子的衰變常數(shù)的成果，這是目前世界上單次測量該衰變常數(shù)最精確的結(jié)果，對于標準模型的輕子普適性假設(shè)檢驗具有重要科學(xué)意義。(完)
源自中國新聞網(wǎng) 2021年11月11日版 原地址：https://m.chinanews.com/wap/detail/chs/zw/9607294.shtml
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