永利402com-欢迎莅临Welcome!

当前位置:首页 » Activity
永利402手机版
»

Activity
永利402手机版

BESIII合作组在《Nature Physics》封面发表重要成果

2021-11-13 09:36:31 来源:永利402com 点击: 收藏本文

近日,北京正负电子对撞机上的第三代北京谱仪实验(简称BESIII实验)国际合作组在《Nature Physics》第17卷11期发表了《Oscillating Features in the Electromagnetic Structure of the Neutron》的学术论文,并被选为封面报道。该研究取得了目前为止世界范围内最精确的中子电磁结构测量结果,澄清了在该领域中持续二十余年的光子-核子的相互作用反常之谜,并首次发现了中子精细电磁结构中的振荡现象。我校粤港量子物质联合实验室、量子物质研究院胡继峰特聘研究员是该研究的主要贡献者之一,开发了公用的底层分析软件、中性重建与识别软件,并处理最终测量结果以及确定振荡分析方案。

2021年第17卷11期封面文章.png

2021年第17卷11期封面文章

核子是自然界一切可见物质的主要组分。自1932年詹姆斯.查德威克发现中子以来,核子研究领域诞生了至少五位诺贝尔物理奖。然而迄今为止,人类仍然没有完全理解核子的基本性质。例如,光子与质子的耦合是否强于光子与中子的耦合?我们知道质子携带一个正电荷而中子没有,因此理论预期光子与质子的耦合更强。然而问题并非如此简单,因为核子还有内部结构。过去二十余年,仅有两家同类实验--位于意大利的FENICE实验(1998年)和位于俄罗斯的SND实验(2014年)--发表过相关研究结果。这些结果都表明光子与中子的耦合更强,因而导致了一个长达二十余年的光子-核子耦合反常之谜。

理解上述谜题的关键在于精确测量中子的电磁形状因子。该研究依托北京正负电子对撞机,在20至30.8亿电子伏能量范围内(1电子伏为:一个电子被一伏电压加速所获得的能量),使用虚光子探针逐点扫描出中子的电磁形状因子。该研究解决了实验上的一系列挑战(包括反中子、中子和光子等中性粒子的重建、鉴别和效率校准),通过综合分析探测器中的数字化时间幅度信号、正负电子对撞周期、机器背景和宇宙线背景等,在数十亿事件中成功地找到了数千个信号事件。与之前的实验结果相比,统计量提高了60倍以上。由此,该研究不仅获得了高精度的测量结果,还揭示了中子精细电磁结构随能量变化的振荡现象。该现象没有被任何理论所预言过。

虚光子-中子耦合强度与虚光子-质子耦合强度的比值.png

虚光子-中子耦合强度与虚光子-质子耦合强度的比值

正负电子对撞湮灭到中子反中子对过程的示意图.png

正负电子对撞湮灭到中子反中子对过程的示意图

胡继峰特聘研究员于2020年1月入职永利402com,于2006年加入BESIII实验国际合作组,先后开发了飞行时间探测器的校准软件系统和数据质量监测系统,目前主要从事核子电磁结构方面的研究。

论文链接https://doi.org/10.1038/s41567-021-01345-6

评论链接https://www.nature.com/articles/s41567-021-01349-2

主要贡献作者链接/a/20200613/76.html

学校新闻网报道链接https://news.scnu.edu.cn/46168


作者/通讯员:胡继峰 | 来源:量子物质研究院 | 编辑:郑宇云