Un team di ricerca di Bochum ha determinato la dimensione dei neutroni in un modo più diretto che mai, correggendo così le ipotesi precedenti.

La dimensione dei neutroni non può essere misurata direttamente:può essere determinata solo da esperimenti che coinvolgono altre particelle. Sebbene tali calcoli siano stati finora effettuati in modo molto indiretto utilizzando vecchie misurazioni con atomi pesanti, un team dell'Istituto di fisica teorica della Ruhr-Universität Bochum (RUB) ha adottato un approccio diverso. Combinando i loro calcoli molto accurati con misurazioni recenti su nuclei leggeri, i ricercatori sono arrivati ​​a una metodologia più diretta. I loro risultati, che differiscono notevolmente dai precedenti, sono descritti dai ricercatori guidati dal professor Evgeny Epelbaum sulla rivista Lettere di revisione fisica .

neutroni e protoni, denominati congiuntamente nucleoni, formano nuclei atomici e sono quindi tra le particelle più comuni nel nostro universo. I nucleoni stessi sono costituiti da quark e gluoni fortemente interagenti e hanno una struttura interna complessa, la cui precisa comprensione è oggetto di attiva ricerca. Una delle proprietà fondamentali dei nucleoni è la loro dimensione determinata dalla distribuzione di carica. "Dentro, ci sono regioni di carica positiva e negativa che, se presi insieme, portare a zero carica totale per il neutrone, " spiega Evgeny Epelbaum. "Il raggio del neutrone può essere pensato come l'estensione spaziale della distribuzione di carica. Determina quindi la dimensione dei neutroni."

Metodo indiretto

Ad oggi, le determinazioni di questa quantità si basavano su esperimenti di diffusione con neutroni a energia estremamente bassa su un guscio elettronico di atomi pesanti come il bismuto. "I ricercatori dirigerebbero un tale raggio di neutroni verso un bersaglio di isotopi pesanti che trasportano molti elettroni e determinerebbero quanti neutroni sono passati attraverso, " dice il fisico di Bochum Dr. Arseniy Filin. Questo ha permesso di estrarre la dimensione dei neutroni. "Questo è un metodo molto indiretto, " lui dice.

Nel loro progetto attuale, il gruppo ha per la prima volta determinato il raggio di carica dei neutroni dai nuclei atomici più leggeri. In uno studio teorico, sono riusciti a calcolare il raggio del deuterone con elevata precisione. Il deuterone è uno dei nuclei atomici più semplici ed è costituito da un protone e un neutrone. Poiché i due nucleoni nel deuterone sono relativamente distanti, il deuterone risulta essere molto più grande dei suoi due costituenti. "La nostra previsione accurata del raggio del deuterone, combinato con misurazioni spettroscopiche ad alta precisione della differenza del raggio deuterone-protone, ha prodotto un valore per il raggio del neutrone che è di circa 1,7 deviazioni standard dalle determinazioni precedenti, " conclude il dott. Vadim Baru dell'Istituto Helmholtz per le radiazioni e la fisica nucleare dell'Università di Bonn. Di conseguenza, il valore precedentemente assunto per la dimensione di un neutrone deve essere corretto.