塞巴斯蒂安库恩(左二)和他的团队-博士.D. 学生Madhusudhan Pokhrel和Jiwan Poudel, 与物理学研究助理教授Mohammad Hattawy(右)一起站在他们为杰斐逊实验室的实验建造的径向时间投影室前.
文/ Tiffany Whitfield
解开质子和中子的核心秘密是核物理学研究的中心目标. 质子和中子是原子核的基本组成部分, 它们是, 反过来, 由夸克和携带核力的胶子组成. bet8体育娱乐入口物理系的教师和学生正在与杰斐逊实验室和两所地区大学的科学家一起工作，以解开这种内部结构.
事实证明，观察中子内部比观察质子内部要困难得多. 然而, 塞巴斯蒂安·库恩, 物理学教授和杰出学者, 和研究科学家穆罕默德·哈塔威找到了一种研究中子内部的方法. 他们在杰斐逊实验室领导了一项名为BONuS的实验，也就是几乎没有壳层的中子散射.
在他们的工作中，高能电子束从核目标中散射出来. 通过观察散射电子的能量和角度, 以及在碰撞中喷射出的其他核碎片, 核物理学家可以重建质子中夸克和胶子相互作用的一些细节.
“研究质子相对容易, 因为我们可以用普通的液态氢作为目标,库恩说. “问题是，不可能有一个纯粹由中子构成的目标, 因为中子在15分钟内衰变成质子, 平均. 所以研究中子的唯一方法就是研究核目标, 它们同时包含质子和中子."
Hattaway补充说:“理解质子和中子之间的差异是很重要的.“但是，当使用质子和中子作为目标时，这些差异是混乱的，很难区分开来.
库恩和哈塔威, 与ODU核物理小组的其他成员以及汉普顿大学和杰斐逊实验室的物理学家一起, 找到了绕过这个限制的方法吗.
它们使用氘核靶(氢-2，或重氢)，它有一个质子和一个中子. 他们认识到，如果电子从中子中散射出去, 质子会以低能量反向反冲. “我们已经建造了一个特殊的探测器, 径向时间投影室, 探测低能质子,库恩说. RTPC使团队能够选择电子散射事件，其中中子是目标并且相对未被质子污染.
Hattawy说:“RTPC花了数年时间来模拟、制作原型、建造和测试.
ODU团队包括五名研究生, 两名教员和一名技术员, 除了库恩和哈特维. 一些本科生也参与了这些项目，作为他们毕业论文要求的一部分. “他们能够在ODU专门的核与粒子研究设施中做一些准备工作, 哪个是最先进的高湾实验室,库恩说. 该小组的研究得到了美国农业部的支持.S. 能源部批准DE-FG02-96ER40960.
最后, 2020年初，实验在杰斐逊实验室开始, 但却因COVID-19大流行而中断.
杰斐逊实验室的实验全天候进行，有许多物理学家和技术人员参与, 共同努力，使电子束保持在规定范围内，粒子探测器以高效率运行. 如果条件允许，科学家们希望在今年夏天恢复数据采集. 接下来的两三年将是与杰斐逊实验室的同事合作进行数据分析.
ODU拥有全国最大的核物理小组之一, 拥有13名终身或即将获得终身教职的教师, 包括杰斐逊实验室的主任, 斯图亚特·亨德森, 谁被任命为总督杰出CEBAF教授. 另外六名杰斐逊实验室工作人员在ODU拥有教职员工特权.
老自治州和杰斐逊实验室的密切合作可以追溯到90年代, 当实验室建成的时候. ODU总裁约翰. Broderick目前担任东南大学研究协会主席委员会主席, 杰斐逊实验室的负责人.
