Нейтрон - це пов'язана система з трьох валентних кварків і нейтрального обсягу, що складається з глюонів і кварк-антикваркових пар. Хоча протон був відкритий в 1919 році, а нейтрон - в 1932 році, їх структура досі повністю не вивчена. Фізики використовують електромагнітні форм-фактори для опису динамічної внутрішньої структури нейтрона і протона.
Ці форм-фактори являють собою середній розподіл електричного заряду і намагніченості. У новому дослідженні фізики з колаборації BESIII виміряли реакції анігіляції електрон-позитрон на пару нейтронів і антинейтронів, щоб визначити ефективний форм-фактор нейтрона.
«Єдиний форм-фактор, вимірений на певному рівні енергії, спочатку мало що говорить», - сказав професор Франк Маас, дослідник з PRISMA + Cluster of Excellence та інституту Гельмгольца в Майнці.
"Вимірювання форм-факторів при різних енергіях необхідні, щоб зробити висновки про структуру нейтрона. У певних діапазонах енергій, доступних за допомогою стандартних експериментів з електрон-протонного розсіювання, форм-фактори можуть бути визначені досить точно ".
Однак досі цього не сталося з іншими діапазонами, для яких необхідні так звані методи аннігіляції, в яких звичайна матерія і антивіщення взаємно знищують один одного.
Використовуючи Пекінський спектрометр III (BESIII) на Пекінському електронно-позитронному колайдері II (BEPCII), Франк Маас і його колеги вивчили пари нейтронів і антинейтронів, що утворюються в результаті електрон-позитронної анігіляції при енергіях центру мас від 2 до 3,08 ГЕв (гігаелектронвольти).
Їх результати покращують статистику форм-фактору нейтрону більш ніж у 60 разів порівняно з попередніми вимірами.
Вони також демонструють, що дані нейтронного форм-фактора від анігіляції у времениподібному режимі знаходяться на одному рівні з даними експериментів з розсіювання електронів.
«З цими новими даними ми, так би мовити, заповнили порожній простір на» карті «нейтронного форм-фактора, який досі був невідомою територією», - сказав професор Франк Маас.
"Ці дані зараз так само точні, як і отримані у відповідних експериментах з розсіювання. У результаті наші знання про форм-фактори нейтрону різко зміняться, і, як такі, ми отримаємо набагато більш повну картину цього важливого будівельного блоку природи ".
Результати були опубліковані в журналі Nature Physics.