在一项新的研究中，科学家对质子的康普顿散射进行了新的测量。
质子是位于原子核中的带正电荷的核粒子。它是一种复合粒子，由夸克和胶子组成。这些成分及其相互作用决定了质子的结构，包括它的电荷和电流。当暴露在外部电场和磁场(EM)中时，这种结构会变形，这种现象被称为极化性。电磁极化率是对电磁场引起的变形的刚度的度量。
通过测量电磁极化率，研究人员可以了解质子的内部结构。通过将结果与核子伽玛射线散射的理论描述进行比较，这一知识有助于验证对核子(质子和中子)如何形成的科学理解。物理学家称这种散射过程为核子康普顿散射。
高强度伽马射线源的康普顿散射设置。中心圆柱体是液氢靶。高能伽马射线从液氢散射到八个测量伽马射线能量的大型探测器。图片由****·艾哈迈德提供，北卡罗莱纳中央大学和三角大学核实验室
的影响
当科学家在电磁响应占主导地位的距离和尺度上检查质子时，他们可以高精度地确定电磁极化率的值。为此，他们使用了有效场论(EFTs)的理论框架。eft有望将低能量下的核子结构描述与当前的强核力理论——量子色动力学(QCD)相匹配。在这项研究中，科学家们使用质子康普顿散射验证了EFTs。该方法还验证了EFTs的框架和方法。
总结
质子康普顿散射是科学家从氢靶(在这种情况下，是液体靶)散射圆偏振或线偏振的伽马射线，然后测量散射伽马射线的角度分布的过程。高能伽马射线携带足够强的电磁场，使得核子中的电荷和电流的响应变得非常显著。
在这项研究中，科学家们在三角大学核实验室的高强度伽马射线源(HIGS)对来自质子的康普顿散射进行了新的测量。这项工作提供了一种新的实验方法，利用偏振伽马射线从低能量的质子康普顿散射。
该研究提出了在HIGS进行新的高精度测量以提高质子和中子极化率测定的精度的需要。这些测量证实了将核子的低能量描述与QCD联系起来的理论。
参考文献:“线性偏振伽马射线中的质子康普顿散射”，X. Li等，2022年4月1日，物理评论快报。DOI: 10.1103 / PhysRevLett.128.132502
这项工作是由能源部科学办公室，国家科学基金会，英国科学和技术设施委员会拨款，以及来自乔治华盛顿大学哥伦比亚艺术和科学学院院长及其研究副院长的资金。研究人员还感谢加拿大自然科学和工程研究委员会的财政支持和Eugen-Merzbacher奖学金的支持。
