Ett forskargrupp från Bochum har bestämt storleken på neutroner på ett mer direkt sätt än någonsin tidigare, därmed korrigera tidigare antaganden.

Neutronernas storlek kan inte mätas direkt:den kan endast bestämmas från experiment med andra partiklar. Även om sådana beräkningar hittills har gjorts på ett mycket indirekt sätt med gamla mätningar med tunga atomer, ett team vid Institute of Theoretical Physics vid Ruhr-Universität Bochum (RUB) har tagit en annan inställning. Genom att kombinera deras mycket exakta beräkningar med de senaste mätningarna på ljuskärnor, forskarna har kommit fram till en mer direkt metod. Deras resultat, som skiljer sig väsentligt från tidigare, beskrivs av forskarna som leds av professor Evgeny Epelbaum i tidskriften Fysiska granskningsbrev .

Neutroner och protoner, gemensamt kallad nukleoner, bildar atomkärnor och är därför bland de vanligaste partiklarna i vårt universum. Nukleonerna själva består av starkt interagerande kvarker och gluoner och har en komplex inre struktur, vars exakta förståelse är föremål för aktiv forskning. En av de grundläggande egenskaperna hos nukleoner är deras storlek bestämd av laddningsfördelning. "Inuti, det finns positiva och negativa laddningsregioner som, när de tas tillsammans, resultera i noll total laddning för neutronen, "förklarar Evgeny Epelbaum." Neutrons radie kan ses som den rumsliga förlängningen av laddningsfördelningen. Det bestämmer således storleken på neutronerna. "

Indirekt metod

Hittills, bestämningar av denna mängd baserades på spridningsexperiment med extremt lågenergi-neutroner på ett elektronskal av tunga atomer som vismut. "Forskare skulle rikta en sådan neutronstråle mot ett mål för tunga isotoper som bär många elektroner och bestämma hur många neutroner som passerade genom, "säger Bochum-baserade fysiker Dr Arseniy Filin. Detta gjorde att man kunde extrahera storleken på neutronerna." Detta är en mycket indirekt metod, " han säger.

I deras nuvarande projekt, gruppen har för första gången bestämt neutronladdningsradien från de lättaste atomkärnorna. I en teoretisk studie, de har lyckats beräkna deuteronradien med hög noggrannhet. Deuteron är en av de enklaste atomkärnorna och består av en proton och en neutron. Eftersom de två nukleonerna i deuteron är relativt långt ifrån varandra, deuteron visar sig vara mycket större än dess två beståndsdelar. "Vår exakta förutsägelse av deuteronradien, kombinerat med högprecision spektroskopiska mätningar av deuteron-proton radie skillnad, gav ett värde för neutronradien som är cirka 1,7 standardavvikelser från de tidigare bestämningarna, "avslutar doktor Vadim Baru från Helmholtz -institutet för strålning och kärnfysik vid universitetet i Bonn. Följaktligen det tidigare antagna värdet för en neutrons storlek ska korrigeras.