Эксперимент OLYMPUS пролил свет на загадку протонов

Многие годы ученые исследовали структуру протонов, бомбардируя их электронами и изучая интенсивность их рассеивания под разными углами. Раньше эти эксперименты позволяли предположить, что распределение электрического и магнитного зарядов одинаковое, и что при взаимодействии протонов с электронами совершает обмен один фотон.

Однако, в начале 2000-х ученые начали проводить эксперименты с лучом поляризованных электронов, который измерял упругое рассеяние электрона — протона при помощи спина протонов и электронов. Эти эксперименты открыли, что уровень электрического и магнитного распределения заряда существенно понижался при высокоэнергетических взаимодействиях между электронами и протонами.

Это привело к появлению теории, что не один, а два фотона совершают обмен во время взаимодействия, приводя к неравному распределению заряда. Более того, теория предсказала, что обе эти частицы будут высокоэнергетическими.

В попытке увидеть «двухфотонный обмен» международная команда ученых под руководством исследователей Лаборатории ядерной физики МТИ провела семилетний эксперимент OLYMPUS на DESY, немецком электронном синхротроне. Результат их работы дал понять, что два фотона действительно совершают обмен во время взаимодействия электрона — протона.

Однако, в отличие от теоретических прогнозов, анализ показал, что большую часть времени только один фотон обладает высокой энергией, а у другого ее очень мало, говорит профессор Ричард Мильнер, руководитель эксперимента.

Различия между практическими и теоретическими результатами означают, что в будущем нужно будет провести новые эксперименты. Но прежде чем приступить к ним, ученые хотят дождаться реакции физиков-теоретиков. Возможно, они смогут внести коррективы в теоретические модели, после чего экспериментаторы смогут их проверить, пишет Phys.org.

Терапия протонами — точная, но очень дорогая форма излучения, которую используют для борьбы с раком. Сторонники этой технологии утверждают, что она лучше традиционного лечения рентгеновским излучением, поскольку протоны большую часть энергии направляют на опухоль, причиняя меньше вреда соседним органам. Однако, ее распространение приводит к негативным социальным явлениям.