Nükleon olarak bilinen proton ve nötronlar maddenin temel yapı taşlarıdır. Ancak nükleer fizik deneylerinde nötronlar protonlara göre daha az ilgi görmüştür. Physical Review Letters’da yayınlanan yeni bir makale, yapımı 10 yıl süren özel bir detektörün geliştirilmesi sayesinde nötronun iç yapısına ilk bakışı anlatıyor.
Fransa Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi (CNRS) araştırma direktörü Silvia Niccolai, “Bu tür bir reaksiyonda ilk kez bir nötron keşfettik ve bu, nükleonların incelenmesi için çok önemli bir sonuç” dedi. .
Nükleonlar kuark ve gluon adı verilen daha küçük parçacıklardan oluşur. Fizikçiler bu kurucu parçacıkların nükleonlar içinde nasıl dağıldığını ve nükleonun genel dönüşünü nasıl etkilediğini daha iyi anlamaya çalışıyorlar. Bunu yapmak için ABD Enerji Bakanlığı’nın Thomas Jefferson Ulusal Hızlandırıcı Tesisi’ndeki Sürekli Elektron Işını Tesisi’ni (CEBAF) kullanıyorlar, nükleon hedeflerinden elektronları dağıtıyorlar ve bu reaksiyonların son ürünlerini tespit ediyorlar.
Böyle bir reaksiyon, bir elektronun bir nükleon hedefi ile etkileşime girdiği ve nükleonun elektronun enerjisinin bir kısmını emerek bir foton yaydığı derin sanal Compton saçılımıdır (DVCS). Bununla birlikte, DVCS’yi incelemek için kullanılan CLAS ve CLAS12 dedektörleri öncelikle protona odaklandı, çünkü nötronların ışın hattından 40 derece yukarıya doğru dağılma eğilimleri nedeniyle tespit edilmesi daha zordur.
Nikkolai bu soruna bir çözüm önerdi: Merkezi Nötron Dedektörü. Irène Joliot-Curie İki Sonsuzluğun Fiziği Laboratuvarı’ndan (IJCLab) ekibi, dedektörün yapımına 2011 yılında başladı ve 2015 yılında tamamladı. Dedektör CLAS12’ye 2017 yılında kuruldu.
Dedektör nötronları tespit etmek için gerekli açıları kapsayabilmesine rağmen ekip proton kirliliği sorunuyla karşılaştı. IJCLab’da veri analizine liderlik eden araştırma bilimcisi Adam Hobart, gürültü sinyallerini gerçek nötronlardan ayırmak için makine öğrenme tekniklerini kullandı.
Merkezi bir nötron detektörünün kullanılması, reaksiyona dahil olan nötronu doğrudan tespit eden ilk nötron DVCS ölçümlerinin yapılmasına olanak sağladı. Bu, araştırmacılara gerçekten DVCS’yi tespit ettiklerine dair güven veriyor ve bu da fizikçilerin hem nötronların hem de protonların yapısını ve dönüşünü daha iyi anlamalarına yardımcı olacak.
Bu başarı, nötronların iç yapısını ve onların diğer parçacıklarla etkileşimlerini incelemek için yeni olasılıkların önünü açıyor.
