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Des scientifiques ont peut-être résolu un mystère quantique vieux de 35 ans

Des scientifiques ont peut-être résolu un mystère quantique vieux de 35 ans

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Les scientifiques semblent avoir enfin découvert la réponse au mystère vieux de 35 ans de savoir pourquoi les quarks - les éléments constitutifs des protons et des neutrons, appelés collectivement nucléons - semblent ralentir lorsqu'ils fusionnent en un noyau atomique, selon un rapport de LiveScience .

Forces fortes, quarks et effet CEM

Depuis 35 ans, les scientifiques ont essayé et n'ont pas réussi à comprendre pourquoi les quarks ralentissent de manière drastique une fois qu'ils entrent dans un noyau atomique. La raison pour laquelle cela est particulièrement gênant pour les scientifiques est que les quarks du nucléon sont liés entre eux par des gluons et sont régis par ce que l'on appelle la force forte, qui est environ 100 fois plus puissante que la force électromagnétique qui maintient les électrons en orbite autour du noyau atomique et lie le noyau atomique lui-même.

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C'est la force puissante qui régit massivement l'élan interne des quarks d'un nucléon, donc peu importe à la vitesse des quarks qu'ils constituent ou non un nucléon libre ou un nucléon faisant partie d'un noyau atomique, mais les scientifiques ont vu que cela semble être le cas.

C’est ce que l’on appelle l’effet CEM, après la collaboration européenne Muon au CERN qui l’a découvert pour la première fois en 1983, et il a constamment défié les tentatives des physiciens de s’expliquer.

Paires corrélées

La collaboration CLAS, une équipe internationale de scientifiques, semble avoir trouvé la réponse au mystère EMC. Leurs recherches, publiées dans la revue La nature ce mois-ci, s'est concentré sur l'étude de ce que l'on appelle des «paires corrélées» de nucléons.

Même si un nucléon n’est en réalité qu’un système de trois quarks liés dans l’espace, ces systèmes restent généralement dans leur propre poche et n’envahissent pas l’espace d’un autre nucléon. Parfois cependant, ces deux poches entreront en «contact» et se chevaucheront pendant un certain temps avant de se séparer à nouveau. Lorsque cela se produit, on dit qu'il s'agit de paires corrélées à courte portée (SRC).

Ce que les chercheurs ont découvert, c'est que ce chevauchement peut être fortement lié à l'effet CEM observé. Leurs données semblent montrer que les quarks d'un nucléon ne ralentissent pas une fois qu'ils entrent dans un noyau, après tout, seuls les quarks d'une paire SRC le font.

Lorsqu'une paire de nucléons devient corrélée, la quantité relativement importante d'énergie qui alimente les forces fortes des deux nucléons commence à circuler entre le système de quarks de chaque nucléon, provoquant la perturbation de leur élan. Cette perturbation semble si prononcée qu'elle déforme les données concernant la vitesse des quarks dans le noyau atomique en général.

Les mathématiques développées par les chercheurs dans leurs recherches montrent que l'échange d'énergie entre un SRC neutron-proton expliquerait l'effet CEM observé, selon Gerald Feldman, qui a écrit un article dans La nature sur l'étude publiée mais qui n'a pas participé à la recherche de la collaboration CLAS.

«La collaboration CLAS a utilisé des données de diffusion d'électrons prises au Jefferson Lab pour établir une relation entre la taille de l'effet CEM et le nombre de paires SRC neutron-proton dans un noyau donné», écrit Feldman.

«Une caractéristique clé du travail est l'extraction d'une fonction mathématique qui inclut l'effet des paires SRC sur la section efficace de diffusion et qui se révèle indépendante du noyau. Cette universalité confirme fortement la corrélation entre l'effet CEM et les paires neutron-proton SRC. »


Voir la vidéo: Lintrication, un des phénomènes les plus étranges de la physique quantique - Passe-science #12 (Septembre 2021).