Anzeige

The structure of the proton is under the microscope at the U.S. Department of Energys Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) in Newport News, Virginia, where a series of experiments continues to produce unexpected results.
Simple theories of proton structure say that the way electric charge is distributed in the proton is the same as the magnetization distribution. But Jefferson Lab results indicate these distributions are definitely different.
A fundamental goal of nuclear physics is to understand the structure and behavior of strongly interacting matter in terms of its building blocks, quarks and gluons. An important step toward this goal is a description of the internal structure for the proton and neutron, collectively known as nucleons. Jefferson Lab was built, in part, to study the physics of quarks and gluons and their connection to larger composite objects like protons.
The proton is the positively charged core of the hydrogen atom, the most abundant element in the universe. It is made up of three charged quarks and the gluons that bind them together. The quarks move around, so the proton has a charge distributed over its size. This leads to the generation of an electric current, which in turn induces a magnetic field. In addition, quarks and gluons both have spin, leading to a magnetic moment. The combination of the total magnetic field and the magnetic moment is a quantity called magnetization.
Jefferson Lab is uniquely positioned to measure the protons electric charge and magnetization distributions, the so-called electromagnetic form factors that describe its internal structure.
In two recent Jefferson Lab experiments, researchers directed the accelerators polarized electron beam toward liquid hydrogen cooled to 17 Kelvin (–429°F). Each electron in the beam has an intrinsic angular momentum, or spin. The beam of electrons is said to be "polarized" if their spins point — on average — in a specific direction. As an electron collided with a proton in the hydrogen target, the proton recoiled, becoming polarized during the interaction. The scattered electron and recoiling proton were then detected in two high-resolution spectrometers (HRS), and the proton polarization was measured by a specially developed detector called a proton polarimeter.
From these measurements, the researchers could obtain a ratio of electric charge distribution to magnetization distribution — the electric and magnetic form factors — at various depths inside the proton. Their experiments revealed unexpected and significantly different energy-dependence for the form factors. The data showed that the protons charge distribution is not the same as its magnetization distribution; the charge distribution is more spread out than the magnetization.
These results are very interesting to both experimental and theoretical physicists. The Jefferson Lab data has already had an impact on theoretical models, helping rule out some models, directing others toward a better description of internal proton structure.
One such model was developed in 1996 by physicists Gerald A. Miller and Michael R. Frank, both from the University of Washington in Seattle, and Byron K. Jennings from TRIUMF in Vancouver. The researchers predicted a fall-off in the ratio of the electromagnetic form factors but, at the time, they didnt realize that experimental confirmation was possible. When the results of the first Jefferson Lab experiments probing proton structure were announced in 2000, the prediction was confirmed.
An interesting by-product of Millers theory is that the proton is not necessarily spherical in shape. Depending on the angular momentum of the quarks, the proton could be spherical in shape or more like a doughnut, a pretzel or a peanut. Miller says the variety of shapes is nearly limitless, and depends on the momentum of the quarks and the angle between the spin of the quark and the spin of the proton.
Media contact: Linda Ware, Jefferson Lab Public Affairs Manager, 757-268-7689, ware@jlab.org
Technical contacts: Vina Punjabi (punjabi@jlab.org); Charles Perdrisat (perdrisa@jlab.org)
Linda Ware | Quelle: Jefferson Lab
Weitere Informationen: www.jlab.org/div_dept/dir_off/public_affairs/news_releases/2003/03protonshape.html
Mit Hitze Daten speichern
07.02.2012 | Paul Scherrer Institut (PSI)
Mit Laserpuls auf das einzelne Molekül
06.02.2012 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik
Eine Puppe in der Puppe und noch eine drumherum – so erklärt Thomas Fässler seine Moleküle: Er packt ein Atom in einem Käfig in noch ein weiteres Atomgerüst.
Mit ihrer großen Oberfläche könnten solche Strukturen als hocheffiziente Katalysatoren dienen. Wie bei dem russischen Holzspielzeug sitzt ganz innen drin ein einzelnes kleines Zinnatom, eingepackt in eine Hülle aus zwölf Kupferatomen, und diese ist nochmals umgeben von weiteren 20 Zinnatomen.
In der Arbeitsgruppe von Professor Fässler am Institut für Anorganische ...
Eine Notunterkunft muss schnell verfügbar, kostengünstig, leicht zu transportieren und unkompliziert im Aufbau sein.
In der Katastrophenhilfe ist daher das Zelt die erste Wahl. Doch oft wird aus dem Provisorium ein Dauerzustand, der sich über Jahre erstrecken kann. Ziel des Projektes Architekturstudierender am KIT: ein Ansatz, der die Lebensbedingungen in solchen Zeltlagern verbessert. Mit der sechseckigen Konstruktion „x-tent.me“ entwickelten sie eine Übergangsform zwischen temporärer ...
Viele Insektenlarven fressen Pflanzen und richten so in der Landwirtschaft Schaden an. Wie wird das Fressverhalten der Larven gesteuert, welche Hormone sind daran beteiligt? Das untersuchen Wissenschaftler vom Biozentrum der Universität Würzburg. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert ihr Projekt.
Ob ein Mensch Hunger spürt oder sich satt fühlt, wird durch ein komplexes Signalnetzwerk in seinem Organismus bestimmt. Daran beteiligt sind Nervensystem, Magen-Darm-Trakt, Bauchspeicheldrüse und Fettzellen, wobei diese Akteure über so genannte Neuropeptide wie Orexin und über Peptidhormone wie Insulin oder Leptin miteinander kommunizieren. Peptide von diesem Typus spielen im ...
Siemens hat eine getriebelose Windenergieanlage mit sechs Megawatt (MW) Leistung für den Offshore-Einsatz auf den Markt gebracht.
Windturbinen ohne Getriebe zeichnen sich durch ein robustes Design und ein geringes Gesamtgewicht aus. Diese Kombination senkt Infrastruktur-, Installations- und Wartungskosten und steigert die Energieausbeute und damit die Rentabilität über die gesamte Lebensdauer der Anlage. Die Rotorblätter der SWT-6.0-Windturbine sind mit 75 Meter Länge die größten für 6-MW-Anlagen.
Sie basieren auf ...
Siemens hat den weltweit ersten Leistungsschalter entwickelt, der bei Spannungen von 1,2 Millionen Volt arbeitet.
Solche Ultrahochspannungen erhöhen die Übertragungskapazität von Stromleitungen und bieten so die Möglichkeit, auf relativ wenigen Trassen große Mengen elektrischer Energie zu transportieren.
Leistungsschalter werden in Umspannwerken eingesetzt, um einzelne Stromleitungen zu- oder abzuschalten. Der neue Schalter ist für eine Testinstallation im indischen Bina bestimmt. Indien setzt auf die Ultrahochspannungs-Technik, um seine ...
Anzeige
Anzeige

07.02.2012 | Physik Astronomie
Sharp images from the living mouse brain
07.02.2012 | Biowissenschaften Chemie
07.02.2012 | Architektur Bauwesen
Zuverlässig und sicher fahren mit alternativen Antrieben
07.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten
II. HHL-Energiekonferenz zu “Smart Cities“
07.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten
GI-VDE-Forum zum Thema IT-Sicherheit auf der CeBIT am 9. März 2012 ab 11:00 Uhr
07.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten