Опубликовано первое свидетельство расширения области проявления кварковых эффектов в ядерных реакциях. При низкоэнергетических столкновениях частиц с ядрами можно эффективно описывать поведение ядра в терминах составляющих его нуклонов (нейтронов и протонов) и мезонов - переносчиков сильного взаимодействия, удерживающего нуклоны вместе. При этом нет необходимости учитывать внутреннюю кварковую структуру нуклонов. Однако, при столкновениях частиц высоких энергий с ядром, они столь глубоко взаимодействуют с ним, что эта модель становится непригодной для описания протекающих процессов, и приходится переходить на кварк-глюонный уровень строения вещества.

Увы, кроме указанных случаев существует также некая "нейтральная территория", где картина взаимодействия не может быть достаточно полно описана одной из приведенных моделей. Подобно тому, как урбанологи спорят о том, где кончается мегаполис и начинаются пригороды, физикам необходимо обнаружить границы применимости нуклонной модели, где она уступает место кварк-глюонным описательным средствам.

Для этого ученые исследуют поведение простейшего ядра - дейтрона, - в котором связаны лишь две частицы: нейтрон и протон. В экспериментах, проводимых в Лаборатории им. Джефферсона в Виргинии, где сотрудничают ученые из многих научных центров (Элейн Шульт (Elaine Schulte), Национальная аргоннская лаборатория), пучки электронов высоких энергий направляются на медную мишень, тормозяющую их с выделением высокоэнергетичных фотонов тормозного излучения. В процессе фоторасщепления фотоны поглощаются дейтериевой мишенью, энергия возбуждения превышает энергию связи нуклонов в ядре дейтерия и оно распадается на нейтрон и протон. Исследования свойств протонов, испускаемых мишенью в различных направлениях, показали, что при величине импульса, приобретенного протоном в направлении, перпендикулярном первичному пучку, превышающем 1 ГэВ/c, экспериментальные данные лучше всего описывались при учете поведения отдельных кварков.

Поперечный импульс вступает во взаимодействие с ядром на расстояниях порядка 0,1 фм = 10^-16 м, что составляет примерно одну десятую диаметра протона. В такой ситуации импульс вероятнее передается отдельным кваркам, чем целым нуклонам.

Это удивительный факт, поскольку характерные масштабы взаимодействия (0,1 фм) превышают принятые теоретические оценки области применимости кварковых правил отбора (quark counting rule) (Э. Шульт и др., Physical Review Letters, 3 сентября 2001).

Источник: Physics News Update N 554.