大自然最简单的元素之一是在新的研究表明氦原子中的质子和中子并不是理论上的表现，使科学家头疼得很厉害。这些颗粒如何行为和实际使用的理论预测之间的不匹配可能指向超出标准模型的新物理，即描述亚原子颗粒动物园的统治模型。
在4月发表在《杂志》上的研究中 物理评论信 ，物理学家用电子将氦原子的容器击倒 ，以将氦原子核撞到激发态，从而使核像胸部呼吸一样暂时膨胀和放气 。该小组发现 ，核中质子和中子对电子束的响应与理论预测的内容显着不同 。从几十年前完成的实验中得出结论。新研究证明 ，这种不匹配是真实的，而不是实验不确定性的伪像 。取而代之的是 ，似乎科学家根本没有足够牢固地掌握控制细胞核中颗粒之间相互作用的低能物理学 。
氦核包括两个质子和两个中子。描述氦核行为的方程式用于各种核和中子物质 ，因此解决差异可以帮助我们理解其他外来现象，例如中子星的合并 。
根据对氦核的计算 ，理论与实验之间的差异首先变得明显 索尼亚·巴卡（Sonia Bacca）然后 ，在加拿大的国家凯旋粒子加速器，现在是约翰内斯·古滕伯格大学的教授 ，以及这项新研究的合着者 。BACCA及其同事使用升级的技术来计算氦核中的质子和中子在被电子束激发时的行为 ，这产生了与实验数据显着不同的数字。但是， 用于比较的实验数据 可以追溯到1980年代，并在测量中记录了很大的不确定性 。
这项新研究的首席作者西蒙·凯格尔（Simon Kegel）是一名核物理学家 ，他在德国的约翰内斯·古滕伯格大学（Johannes Gutenberg University）研究了他的博士学位论文 ，并指出，他的大学目前的设施可以以很高的精度进行这些测量 。他告诉Live Science：“我们认为 ，如果您能做得更好 ，我们至少应该尝试。”
将核中颗粒固定在一起的主要相互作用称为 强力 ＆mdash;但是，源于这些相互作用的细微效果的聚宝盆 ，使这些颗粒相互作用的计算变得复杂 。理论家使用“有效场理论 ”（EFT）简化了问题 ，该问题近似于作用在粒子上的许多力，就像jpeg文件近似于未压缩的图像文件中的所有数据一样 。EFT的升级版本可以更好地近似使细胞核中强相互作用模型复杂化的效果 ，但是当研究人员处理数字时 ，他们发现理论预测远离观察到的现象比Cruder近似更远。
为了检查有多少差异可以归因于实验性不确定性，Kegel和Mainz团队使用了大学的MAMI电子加速器设施 ，在氦原子容器容器上拍摄一束电子。电子将氦原子核敲打成一个激发态 ，被描述为同步单极 。Bacca通过电子邮件告诉Live Science 。
两个参数提高了测量的精度＆mdash;容器中氦原子的密度和低能电子束的强度。凯格尔说，两者都可以在大学美因茨大学的工厂拨打很高的价值 。
在他们甚至完成分析数据之前，很明显 ，这个新数据集不会解决该问题 。科学家仍然不知道理论与实验之间差异的根源。但是BACCA建议“相互作用的缺失或不易受校准的部分 ”可能是原因 。
曾经是新的Mainz能源恢复超导加速器（台面）在2024年上线 ，它将产生比当前加速器高的数量级的电子梁，尽管这种实验仍然需要低能量 。这与大型强子对撞机等加速器形成鲜明对比 ，这与更高的能量束相反 ，以发现能量光谱的另一端的异国新颗粒。但是，台面的较高强度将允许更高的精度测量值 ，以及对标准模型低能边界的更详细的视图 。
