Struktura e brendshme e një neutroni u vëzhgua për herë të parë (I.Ismaili)
Moderator 
STRUKTURA E BRENDSHME E NJË NEUTRONI U VËZHGUA PËR HERË TË PARË
Imazhi thjesht ilustrues. | Besoni Shkencën time
Brenda një atomi gjenden tre lloje grimcash: elektrone , protone dhe neutrone . Në fushën e fizikës bërthamore, protonet dhe elektronet, të cilat përcaktojnë strukturën themelore dhe vetitë e atomeve, kanë qenë lojtarët kryesorë në eksperimente të panumërta. Sidoqoftë, në mekanikën atomike, neutronet nuk luajnë një rol thjesht dytësor. Kohët e fundit, një eksperiment i kryer gjatë një dekade ka ofruar një kuptim më të mirë të strukturës së tyre të brendshme. Sipas fizikanëve pas tij, ky përparim mund të ndihmojë në zgjidhjen e "krizës së rrotullimit të nukleonit".
Përbërësit kryesorë të bërthamave atomike u identifikuan pothuajse një shekull më parë. Elektronet, grimcat e ngarkuara negativisht, rrotullohen rreth bërthamës me shpejtësi që mund të arrijnë një pjesë të konsiderueshme të shpejtësisë së dritës. Protonet, të cilët kanë një ngarkesë pozitive, janë afërsisht 2000 herë më masivë se elektronet. Sa për neutronet, pa ngarkesë elektrike, ato bashkëjetojnë me protonet brenda bërthamës. Së bashku, ata formojnë nukleone, vetë të përbëra nga grimca edhe më të vogla: kuarkë dhe gluone.
Kuarkët vijnë në gjashtë kategori, të quajtura "shije": lart, poshtë, sharm, të çuditshëm, lart dhe poshtë. Një proton përbëhet nga dy kuarke lart dhe një kuarkë poshtë, ndërsa një neutron përbëhet nga dy kuarkë poshtë dhe një kuarkë lart. Gluonët, nga ana e tyre, veprojnë si ndërmjetës, duke siguruar kohezionin midis kuarkeve brenda nukleoneve.
Megjithëse dihet ekzistenca e kuarkeve dhe gluoneve, lëvizjet e tyre dhe shpërndarja e tyre në zemër të nukleoneve mbeten keq të kuptuara. Për të zbuluar këto sekrete, një sërë eksperimentesh duke përdorur përshpejtuesit e grimcave janë kryer në dekadat e fundit. Njëri prej tyre, duke përdorur Instalimin e Përshpejtuesit të Rrezeve Elektronike të Vazhdueshme (CEBAF), përfshinte bombardimin e nukleoneve me elektrone, duke vëzhguar difuzionin e tyre përmes një fenomeni të quajtur "shpërndarja e thellë virtuale e Compton" (DVCS). Gjatë këtij ndërveprimi, nukleoni thith një pjesë të energjisë së elektronit dhe lëshon një foton.
Falë detektorit CLAS12, duke përdorur një rreze elektronike me një energji prej 12 GeV, shkencëtarët ishin në gjendje të analizonin me saktësi këto reagime. Megjithatë, studimet deri më tani janë fokusuar në protonet, me neutronet që janë më të vështira për t'u zbuluar. " Në konfigurimin standard, nuk ishte e mundur të zbuloheshin neutronet në këto kënde ," tha në një deklaratë Silvia Niccolai, drejtoreshë kërkimore në Qendrën Kombëtare për Kërkime Shkencore (CNRS) . Për të kapërcyer këtë pengesë, ajo propozoi projektimin e një detektori të dedikuar, të quajtur Detektor Qendror Neutron.
NJË DETEKTOR I PERSONALIZUAR PËR NEUTRONET
Në vitin 2011, me mbështetjen e kolegëve të tij nga Laboratori Irène Joliot-Curie Physics of Two Infinities (IJCLab), një njësi e përbashkët e CNRS, Universiteti Paris-Saclay dhe Universiteti Paris-Cité, dhe falë një financimi nga Instituti Kombëtar i Fizikës Bërthamore dhe Grimcave (IN2P3), Niccolai filloi ndërtimin e detektorit.
Pamja anësore e detektorit qendror të neutronit të integruar në CLAS12. © Silvia Niccolai
DREJT NJË KUPTIMI MË TË MIRË TË GPD E
Katër vjet më vonë, në vitin 2015, detektori qendror i neutronit ishte funksional. Midis 2019 dhe 2020, bëri të mundur mbledhjen e të dhënave të vlefshme. Këto treguan se pajisja mbulonte në mënyrë efektive të gjitha këndet e nevojshme për zbulimin e neutroneve. Megjithatë, zonat e vdekura në detektor çuan në ndotje me proton.
Detektori qendror i neutronit. © Silvia Niccolai
Për të adresuar këtë problem, studiuesit përdorën algoritme të mësimit të makinerive për të dalluar neutronet reale nga sinjalet e rreme. Kjo i lejoi ata të kryenin studimet e para DVCS mbi neutronet. Këto matje u integruan më pas në modele teorike të quajtura shpërndarje të përgjithësuara të partonit (GPD), duke siguruar një hartë të saktë të kuarkeve dhe gluoneve brenda nukleoneve.
NJË ZBULIM I MADH NË TË KUPTUARIT E RROTULLIMIT TË NUKLEONIT
Falë këtij përparimi, ekipi ishte në gjendje të aksesonte GPD E, një parametër kyç për të kuptuar kontributin e kuarkut në rrotullimin e nukleoneve. " GPD E është shumë e rëndësishme, sepse mund të na japë informacion rreth strukturës së rrotullimit të nukleoneve ," thekson Silvia Niccolai.
Duke krahasuar rezultatet e eksperimenteve mbi protonet dhe neutronet, studiuesit izoluan gjithashtu, shije pas shije, kontributet e llojeve të ndryshme të kuarkeve. Kështu, kjo punë mund të kontribuojë në zgjidhjen e "krizës së rrotullimit të nukleonit" (i referohet zbulimit se kuarkët kontribuojnë vetëm në një pjesë të vogël të rrotullimit total të protoneve, duke vënë në pikëpyetje modelet fillestare të strukturës së tyre të brendshme) dhe të thellojë të kuptuarit tonë dinamika e brendshme e grimcave elementare.
Përktheu Ismail Ismaili
