بروتون قد لا يكون ذلك غريبا

Posted on: Monday May 22, 2006.موقع : الاثنين ، 22 أيار / مايو 2006.

Quarks in the sea: Any of the six quarks (up, down, strange, charm, top and bottom) may appear in the sea as pairs of quarks and anti-quarks.كاركس في البحر : أي لستة كاركس) ، وحتى وضع غريب ، وسحر القمة والقاع) قد تظهر في البحر ازواج من كاركس ومكافحة كاركس. The lightest quarks are most likely, while heavier quarks show up less often.أخف كاركس الارجح ، بينما اثقل كاركس تظهر حتى اقل كثيرا. So, you're more likely to find up, down and strange quarks.لأنك أكثر احتمالا للبحث ، ووضع غريب كاركس. The experimenters measured strange quarks, because they aren't full-time residents of the proton.المجربون كاركس قياس غريب ، لأنهم ليسوا متفرغين للسكان بروتون. This makes it easier to separate their contributions.وهذا يسهل فصل مساهماتها.

Image courtesy: JLabصورة المجامله : جلاب

It can seem a little overwhelming at times.ويبدو ان قليلا ساحقه في بعض الاحيان. The deeper we peek into the nucleus of the atom and its constituents, the more detailed our picture of this cornerstone of all matter becomes.الاعمق نحن النظرة الخاطفة الى نواة الذرة ومكوناته ، الاكثر تفصيلا تصورنا هذا حجر الزاويه في كل امر يصبح. But it seems that the HAPPEx experiment, rather than adding to the complexity, is actually simplifying our view of the nucleus's constituents.ولكن يبدو ان هابكس التجربه ، بدلا من اضافة إلى التعقيد ، الواقع هو تبسيط رأينا نواة لالمكونة لها.

The simple picture of the proton, for instance, is that it's made up of three quarks.مجرد صورة للبروتون ، على سبيل المثال ، انه في تتكون من ثلاثة كاركس. These three quarks come in two different flavors: up and down.كاركس الثلاثة القادمة في البلدين نكهات مختلفة : صعودا وهبوطا. The three quarks are forever married by gluons, so named because they carry the strong force energy that 'glues' quarks together.ثلاثة كاركس الأبد ، متزوج من غلوونس سميت بهذا الاسم لانها تحمل قوة الطاقة '' غراء كاركس معا. This view of the proton originated in the 1960s.هذا من جهة بروتون نشأت في الستينات. Many thought that the proton's building blocks, its quarks and affiliated gluons, would give rise to the proton's properties, such as mass, size, and so forth.وقد ظن الكثيرون ان بروتون للبنات ، وتتبع كاركس غلوونس ، ان تؤدي الى بروتون في الممتلكات مثل حجم الدمار ، وهلم جرا. Then a problem arose: in the 1980s, physicists found this wasn't always the case.ثم ظهرت المشكلة : في الثمانينات الفيزياء وجد هذا ليس هو الحال دائما. For instance, protons have an intrinsic spin.مثلا بروتونات فوائد جوهريه. But if you add up the spin from each of the three quarks in the proton, the number you get is small when compared to the amount of spin a proton exhibits.لكن اذا كنت تضيف الدورة كل من الدول الثلاث في كاركس بروتون ، لك عدد قليل بالمقارنة مع مبلغ الفوائد اي بروتون المعارض. This mismatch was referred to as the 'spin crisis.' There had to be something else inside the proton giving rise to the rest of the spin.هذا التضارب إلى أن فوائد 'الازمة. `ان يكون هناك شيء آخر داخل البروتون تثير بقية الدورة.

Physicists began weighing the possibilities, and a new idea was conceived.الفيزياء بدأ وزن الامكانيات والفكره هي التصور. Quantum Chromodynamics, or QCD, is the theory that describes the strong force, which dictates how quarks and gluons interact.حجم شروموديناميتش او ككد هي النظريه التي تصف قوى القوة التي تملي غلوونس كاركس وكيف تتفاعل. It predicts that extra quarks may appear inside the proton as part of the 'quark-gluon sea' – a seething mass of particles that constantly blink into and out of existence inside the proton.ويتوقع ان كاركس اضافي قد تبدو داخل البروتون كجزء من 'كوارك - غلوون البحر' - غلي كتلة الجسيمات ذلك دائما طرفة من والى وجود داخل البروتون. Quarks that appear in the sea are allowed to bubble up out of pure strong force energy, as long as they don't exist for very long.كاركس يبدو في البحر لا يسمح له حتى فقاعة من مجرد قوة الطاقة ما دامت لا توجد فترة طويلة. These quarks appear in the proton as quark/anti-quark pairs.هذه كاركس تظهر في بروتون عن كوارك وكوارك ضد الازواج. For instance, a charm quark may appear with its opposite, a charm anti-quark, in tow.على سبيل المثال ، قد يبدو سحر كوارك مع نقيضه ، اي سحر مكافحة كوارك في السحب.

“And so, it's been an open question over the last 20 years how much these sea quarks actually affect many of the nucleon's properties, such as the mass, the spin and the charge and magnetic moment distribution,” says Krishna Kumar, a co-spokesperson for the experiment from the University of Massachusetts, Amherst."وهكذا وكان لمسألة مفتوحة على مدى 20 عاما كم هذه البحار كاركس علا تؤثر على العديد من البروتون أو النيوترون داخل الذرة في الممتلكات مثل القداس الدورة والتهمة المغناطيسيه لحظة توزيع "يقول كريشنا كومار تشارك الناطق للتجربة من جامعة ماساتشوستس ، امهيرست. Any of the six flavors of quarks can appear in the sea.اي من ستة نكهات من كاركس يمكن ان تظهر في البحر. The lightest of the quarks, however, are the most likely to do so.أخف من كاركس ولكن لا يرجح ذلك. Up and down quarks are thought to be common, as are a third flavor of quark: the strange quark.صعودا وهبوطا كاركس يعتقد انها مشتركة ، كما هي ثالث نكهه من كوارك : كوارك غريب. Since these strange quarks appear in the sea, it was supposed that they perhaps contribute to the proton's properties.منذ هذه كاركس يبدو غريبا في البحر ، وربما كانت من المفترض ان تساهم في البروتون في الممتلكات. But just how much do strange quarks contribute?لكن مقدار كاركس غريب لا يساهم؟

HAPPEx IIهابكس الثاني

The Hall A Proton Parity Experiment (HAPPEx) collaboration set out to measure the ephemeral strange quarks in the proton's quark-gluon sea.القاعه بروتون تعادل تجربة هابكس) التعاون المحددة لقياس عابر غريب كاركس في بروتون للكوارك - غلوون البحر. The result is a confident value for the strange quark contribution to the distribution of electric charge inside the proton, its charge distribution, and the strange quark contribution to the magnetic field, its magnetic moment.والنتيجة هي ثقة قيمة غريبة كوارك مساهمه لتوزيع الكهرباء مجانا داخل البروتون ، المسؤول عن التوزيع ، والغريب كوارك مساهمه فى مجال مغنطيسى المغناطيسيه لحظة. The new result comes from the second phase of the experiment, called HAPPEx II.الجديد يأتي نتيجة من المرحلة الثانية من التجربه ، الى هابكس.

HAPPEx II took data in 2004 and 2005.هابكس الثاني اخذت بيانات عامي 2004 و 2005. The experimenters sent a beam of electrons into a 20 centimeter-long cryogenic aluminum target vessel containing either hydrogen (a single proton in the nucleus) or helium-4 (the nucleus contains two protons and two neutrons) in Hall A. The electron beam was polarized, meaning that most of the electrons were spinning in the same direction.المجربون بعث شعاع من الالكترونات الى 20 سنتيمتر طويلة الالومنيوم هدف سفينة حاويات مبرده تحتوي اما الهيدروجين (بروتون واحد في النواه او الهيليوم - 4) نواة اثنين هما البروتونات والنيوترونات في قاعة ألف شعاع الالكترون ، كان الاستقطاب يعني ان اكثر من الالكترونات كان الغزل في نفس الاتجاه.

Because the electrons were polarized, the team was able to separate out the strange quark contributions by measuring how the electrons collided with the nuclei with a technique called parity-violating elastic scattering.لأن الألكترونات هي مستقطبه وتمكن الفريق من فصل الغريب كوارك مساهمات من قياس مدى الالكترونات اصطدم النوى مع تقنيه الى انتهاك المساواة بين المرونة ونثر. Rather than hit a nucleus directly, an electron spits out a mediator particle that thwacks the nucleus.وليس مباشرة الى نواة والالكترون تبصق الى وسيط الجسيمات التي ثواكس النواه. If the electron emits a photon, it is interacting with the nucleus via the electromagnetic force.اذا الالكترون يبعث فوتون ، والتفاعل مع النواه عبر محطات القوة. This is usually what happens.هذا هو ما يحدث عادة.

However, once every few million times or so an electron meets a nucleus, it will emit a particle called the Z boson instead.لكن ، مرة كل عدة مرات او حتى مليون الكترون فتلتقي النواه وسوف تطلق اي الجسيمات يسمى بوسون عين بدلا منه. When that happens, the electron is interacting with the nucleus via the weak force (experts call it the neutral weak force, specifically).وعندما يحدث ذلك ، ومن تفاعل الالكترون مع النواه من خلال ضعف قوة يطلق عليه خبراء محايدة ضعف القوة تحديدا.

The electromagnetic force is mirror-symmetric (the electrons' spin will not affect the number of electrons scattered), while the weak force is not (electrons polarized one way will interact differently than electrons spinning oppositely).الكهرومغناطيسي القوة المرايا متماثل ( 'إلكترونات تدور لن يؤثر على عدد الألكترونات مبعثره) والقوة لا الضعف (الالكترونات مستقطبه الطريق سوف تتفاعل بشكل مختلف من الغزل الالكترونات بشكل معاكس. Therefore, the researchers were able to separate the contributions from each of these forces to the measurement by alternating the electron beam's polarization (spin) throughout the experiment and measuring the fractional difference in the number of scattered electrons due to the beam's changing polarization.لذا ، كان الباحثون من فصل من مساهمات كل من هذه القوات لقياس طريق التناوب شعاع الالكترون في استقطاب (الفوائد) خلال التجربه وقياس اختلاف جزئي في عدد من الالكترونات مبعثره الى الحزم في تغيير الاستقطاب. Disentangling the information from the two different forces allowed the experimenters to go one step further and separate the contributions of the up and down quarks from that of the strange quarks in the proton's quark-gluon sea.حل المعلومات من قوتان مختلفتان اتاحت التجارب المضي خطوة ابعد وفصل من المساهمات صعودا وهبوطا من كاركس ذلك من الغريب كاركس في بروتون للكوارك - غلوون البحر. “This technique is potentially one of the cleanest ways to extract a property purely of the sea quarks,' Kumar says."هذا الاسلوب يمكن من انظف الطرق لانتزاع ملكيه خالصة للبحر كاركس يقول كومار ،'.

The experimenters found that the strange quark contribution to the proton's overall charge distribution and magnetic moment is small, indeed: it's so small, at less than 1% of the proton's charge distribution and no more than 4% of its magnetic moment, that it may be zero.المجربون ان كوارك غريب الى مساهمه عامة مقابل بروتون وتوزيع المغناطيسيه لحظة صغير في الحقيقة : انها لصغيرة في اقل من 1 ٪ من بروتون وتوزيعها مجانا لاكثر من 4 ٪ من اللحظة الممغنطه انه قد يكون صفرا. Before this result, the collection of world data indicated that strange quarks could contribute as much as 10% to the proton's magnetic moment, so this result constrains the world data to less than half of its previous range.امام هذه النتيجة ، جمع البيانات الى أن عالم غريب كاركس يمكن ان تساهم في اكثر من 10 ٪ الى البروتون المغناطيسي لحظة نتيجة لهذا يعيق البيانات العالمية الى اقل من نصف مستواه السابق المدى. This also means that the particles in the quark-gluon sea may contribute less to the proton's overall properties than thought, simplifying the picture of the proton somewhat.وهذا يعني ايضا ان الجزيئات في كوارك - غلوون البحر قد تسهم في اقل بروتون الممتلكات العامة من الفكر تبسيط الصورة من بروتون بعض الشيء.

According to Souder, the result is in line with previous research of the strange quark's influence on the structure of the proton.استنادا الى souder ، النتيجة تمشيا مع البحوث السابقة للكوارك غريب في التأثير على بنية لبروتون. “We put stringent limits on the fact that the contribution of the sea quarks is small to the magnetic moment of the proton,” Souder explains."لقد وضع قيودا صارمه على كون مساهمه البحر كاركس صغير لحظة المغناطيسي للبروتون" souder يوضح.

The HAPPEx II result is consistent with several recent experiments, including the G-Zero experiment at Jefferson Lab, the SAMPLE experiment at MIT-Bates, and the A4 experiment at the Mainz Laboratory in Germany.في هابكس الثاني نتيجة تتفق مع عدة التجارب الأخيرة ، بما فيها مجموعة عدم التجربه في المختبر ، وجيفرسون عينه التجربه في جامعة ماساتشوستس بيتس وA4 تجربة في المختبر مينز في المانيا.