Erkennen Sie unsichtbare Neutronen mit einem revolutionären neuen Detektor.
Nach zehn Jahren intensiver Entwicklung hat ein Team von Wissenschaftlern bei Thomas Jefferson Nationale Beschleunigeranlageverwaltet vom US-Energieministerium, erzielte einen großen Durchbruch bei der Erkennung von das erste Mal Neutronen in einer Reaktion, bei der traditionell nur Protonen gemessen wurden. Dieser Erfolg eröffnet neue Perspektiven für das Verständnis der inneren Struktur von Nukleonen.
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Zentraler Neutronendetektor: Ein Jahrzehnt der Entwicklung endete mit einem großen Erfolg für die Wissenschaft
Der neue zentrale Neutronendetektor, das Herzstück dieser Weiterentwicklung, wurde speziell für die Beobachtung von Neutronen in Konfigurationen und Winkeln entwickelt, in denen sie zuvor nicht nachweisbar waren. Wird während einer Reaktion von verwendet Deeply Virtual Compton Broadcasting (DVCS)Dieser Detektor ermöglichte es, die lange unüberwindbaren Herausforderungen der Neutronendetektion zu meistern.
Es dauerte genau 0,0000000005 Sekunden, bis diese Entdeckung die Wissenschaft für immer veränderte
Warum ist es so schwierig, Neutronen nachzuweisen?
Traditionell ermöglichte die DVCS-Reaktion die Messung von Protonen. Der Nachweis von Neutronen stellte jedoch schon immer eine große technische Herausforderung dar, vor allem weil diese Teilchen sind elektrisch neutral und hinterlassen keine direkten Signale in herkömmlichen Detektoren wie CLAS und CLAS12. Diese Geräte konnten Neutronen auch nicht erkennen, da sie normalerweise in einem 40-Grad-Winkel außerhalb des Standarderkennungsbereichs streuen.
Technologische Innovation und maschinelles Lernen
Das Team überwand die Protonenkontaminationsprobleme, die präzise Neutronenmessungen behinderten, durch den Einsatz fortschrittlicher Techniken des maschinellen Lernens. Diese innovativen Tools haben es möglich gemacht Neutronensignale effektiv aus Protonensignalen filternDadurch werden Fehlerkennungen vermieden und die Präzision der erhaltenen Ergebnisse verbessert.
Ein neuer Blick auf die Struktur von Neutronen
Der Zentrale Neutronendetektor konnte nicht nur Neutronen nachweisen; Es beleuchtete auch die innere Struktur dieser Partikel. Neutronenmessungen in der DVCS-Reaktion zeigten eine Asymmetrie, die den Forschern zu einem besseren Verständnis verhalf die verallgemeinerte Partonverteilung E (GPD E)einer von vier theoretischen Rahmenwerken, die die Anordnung von Quarks und Gluonen erklären, den Elementarteilchen, aus denen Protonen und Neutronen bestehen.
Implikationen für die Teilchenphysik
Dieser Fortschritt könnte unser Verständnis der Kernphysik revolutionieren, wertvolle Informationen über die Spinstruktur von Nukleonen liefern und neue Wege für die Erforschung der mit diesen Grundteilchen verbundenen Geheimnisse eröffnen. Die Integration der Ergebnisse mit den anderen drei GPDs könnte bisher schwer fassbare Aspekte der Kernmaterie aufdecken.
Die Entdeckung eines Beweises für eine neue Ebene der Materie stellte die Menschheit auf den Kopf: Neues Boson in Sicht?
In diesem Artikel wird untersucht, wie die revolutionäre Detektion von Neutronen durch den Zentralen Neutronendetektor unser Verständnis subatomarer Teilchen verändert und den Grundstein für zukünftige Forschung in der Teilchenphysik legt. Mit dieser innovativen Technologie hoffen Wissenschaftler, die Geheimnisse des Atomkerns und der Kräfte, die das beobachtbare Universum beherrschen, weiter zu entschlüsseln.
Quelle: Thomas Jefferson Lab
