Fysiker vid Massachusetts Institute of Technology har hittat en förklaring till ett 35 år gammalt mysterium om varför kvarkmoment är distribuerat annorlunda inom atomkärnorna än i fria protoner och neutroner. Det visade sig att detta beror på att korta korrelationer uppstår mellan nukleoner. Detta tillkännagavs i ett pressmeddelande på Phys.org.
Forskare analyserade data från ett partikeldetektorexperiment 2004 i Jeffersons laboratorium. Därefter bestrålades kärnorna av kol, aluminium, järn och bly samt deuterium (en isotop av väte innehållande en proton och en neutron i kärnan) med elektroner med en energi på 5,01 gigaelektronvolt. I detta fall registrerade detektorerna både utslagna partiklar och spridda elektroner.
Resultaten bekräftade närvaron av korta avstånd mellan protoner och neutroner, som varar i flera sekunder. Dessutom överlappar deras strukturer tillfälligt. Forskarna har härlett en funktion för korta avståndskorrelationer som beskriver EMC-effekten - missanpassningen mellan momenta i fria protoner och neutroner och nukleoner i atomkärnor. Enligt denna modell främjar korrelationer omfördelningen av kvarkar och ändrar deras moment.
EMC-effekten upptäcktes 1983 av CERN-forskare som en del av det europeiska Muon-samarbetet. Även om mer än tusen vetenskapliga artiklar har publicerats om detta ämne finns det fortfarande ingen entydig förklaring till detta fenomen, i samband med vilket det kallas ett av fysikens olösta problem.