测试一种基本力量新研究促进了我们对宇宙的理解

新罕布什尔大学物理学家团队的研究正在推进对占可见宇宙质量95%的质子如何相互作用的理解。结果为测试自然界四种基本力之一的强力提供了基准。

“关于质子和强力这两个问题，还有很多悬而未决的问题，”DavidRuth博士说。物理学候选人和主要作者。“这让我们更接近这种理解。它是宇宙中两个非常基本的事物的必要组成部分。”

强大的力量控制着原子核内部的物质——中子、质子以及构成它们的夸克和胶子——如何结合在一起。它是自然界四种基本力中最不了解的，包括重力、电磁力和弱力。

在最近发表在《自然物理学》杂志上的这项研究中，研究人员测试了两种最先进的、相互竞争的强力理论计算，以及一项探索质子在一个状态或操作模式中的自旋的实验，其中构成它们的夸克或基本粒子彼此相距很远。他们的实验结果与其中一项计算一致，但与另一项不一致。

这种类型的物理工作需要理论家和实验家之间的紧密合作，因此强力研究的下一步是让理论家更仔细地研究为什么计算结果不一致。他们解释说，这些计算非常复杂，每个理论组对如何进行计算做出了不同的选择，而理论家做出的一些计算选择最终也有所不同。为了更好地理解强大的力量，他们需要知道哪个是对的，哪个是错的。

“如果我们真的想了解我们的世界，我们必须有一个关于这种力的可靠理论，”物理学和天文学教授、首席合作者卡尔·斯利弗说。“我不确定应用会是什么，但这种理解可能会推动未来的新技术。”

Slifer可以想象这项工作从理论或实验转向实际应用，就像一个世纪前我们对核子之间相互作用的理解催生了裂变、聚变和核能等应用一样。

这项极其复杂的研究花了十年时间进行，一小群研究生、博士后和技术人员花了六个月的时间来安装，另外六个月的时间来运行。该实验在能源部的托马斯杰斐逊国家加速器设施进行，当时它是杰斐逊实验室A厅设施中有史以来最大的装置。