Een onderzoeksteam uit Bochum heeft de grootte van neutronen directer dan ooit bepaald, waardoor eerdere aannames worden gecorrigeerd.

De grootte van neutronen kan niet direct worden gemeten:het kan alleen worden bepaald door experimenten met andere deeltjes. Hoewel dergelijke berekeningen tot nu toe op een zeer indirecte manier zijn gemaakt met behulp van oude metingen met zware atomen, een team van het Instituut voor Theoretische Fysica van de Ruhr-Universität Bochum (RUB) heeft een andere benadering gekozen. Door hun zeer nauwkeurige berekeningen te combineren met recente metingen aan lichte kernen, de onderzoekers zijn tot een meer directe methodiek gekomen. hun resultaten, die aanzienlijk verschillen van de vorige, worden beschreven door de onderzoekers onder leiding van professor Evgeny Epelbaum in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven .

Neutronen en protonen, gezamenlijk aangeduid als nucleonen, vormen atoomkernen en behoren daarom tot de meest voorkomende deeltjes in ons heelal. De nucleonen zelf bestaan ​​uit sterk op elkaar inwerkende quarks en gluonen en hebben een complexe interne structuur, waarvan het precieze begrip het onderwerp is van actief onderzoek. Een van de fundamentele eigenschappen van nucleonen is hun grootte zoals bepaald door ladingsverdeling. "Binnenkant, er zijn positieve en negatieve ladingsgebieden die, wanneer samen genomen, resulteren in een totale lading van nul voor het neutron, " legt Evgeny Epelbaum uit. "De straal van het neutron kan worden gezien als de ruimtelijke uitbreiding van de ladingsverdeling. Het bepaalt dus de grootte van de neutronen."

Indirecte methode

Daten, bepalingen van deze hoeveelheid waren gebaseerd op verstrooiingsexperimenten met extreem lage-energetische neutronen op een elektronenschil van zware atomen zoals bismut. "Onderzoekers zouden zo'n neutronenbundel richten op een doelwit van zware isotopen die veel elektronen dragen en bepalen hoeveel neutronen er doorheen gaan, " zegt de in Bochum wonende fysicus Dr. Arseniy Filin. Hierdoor kon men de grootte van de neutronen extraheren. "Dit is een zeer indirecte methode, " hij zegt.

In hun huidige project de groep heeft voor het eerst de straal van de neutronenlading bepaald vanaf de lichtste atoomkernen. In een theoretische studie ze zijn erin geslaagd de deuteronstraal met hoge nauwkeurigheid te berekenen. Het deuteron is een van de eenvoudigste atoomkernen en bestaat uit één proton en één neutron. Omdat de twee nucleonen in het deuteron relatief ver uit elkaar liggen, het deuteron blijkt veel groter te zijn dan zijn twee bestanddelen. "Onze nauwkeurige voorspelling van de deuteronstraal, gecombineerd met zeer nauwkeurige spectroscopische metingen van het deuteron-protonstraalverschil, leverde een waarde op voor de neutronenstraal die ongeveer 1,7 standaarddeviaties van de vorige bepalingen is, " concludeert Dr. Vadim Baru van het Helmholtz Instituut voor Straling en Kernfysica aan de Universiteit van Bonn. Dienovereenkomstig, de eerder aangenomen waarde voor de grootte van een neutron moet worden gecorrigeerd.