Свет, закрученный в одну сторону, падает на протон. Частица может поглотить фотон или оттолкнуть его — и это зависит от того, как направлен её собственный спин, крошечный внутренний волчок. В эксперименте на ускорителе MAMI в Майнце пучок поляризованных фотонов бил по мишеням из поляризованных протонов и дейтронов (ядер тяжёлого водорода). Детектор Crystal Ball/TAPS ловил всё, что разлеталось после столкновений, покрывая почти весь телесный угол — 97%.
Измерения шли с малым шагом по энергии — от 200 до 1400 МэВ. Это позволило увидеть тонкую структуру отклика: как меняется вероятность поглощения при изменении энергии фотона. Раньше таких подробных данных не было. Сравнение с теоретическими расчётами показало хорошее согласие, а из разницы между дейтроном и протоном вытащили информацию о свободном нейтроне, который сам по себе нестабилен и живёт лишь около 15 минут.
Итог: суммарное правило GDH подтвердилось для протона, нейтрона и дейтрона. Такой результат — не просто галочка в учебнике. Это точный эталон, по которому калибруют модели, описывающие, как кварки и глюоны собираются в нуклоны и как эти нуклоны ведут себя внутри атомного ядра.
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.14385
New data for the total inclusive helicity-dependent cross section for the proton and deuteron were obtained in the photon energy interval 200-1400 MeV. The experiment was performed at the A2 tagged-photon facility of the Mainz Microtron (MAMI) using a circularly polarized photon beam and longitudinally polarized proton and deuteron targets. The reaction products were detected using the large-acceptance Crystal Ball/TAPS calorimeter, which covers 97% of the full solid angle. These new results, obtained with fine energy binning, significantly expand both the quantity and the quality of the available data for these observables and enable a detailed comparison with state-of-the-art theoretical calculations. From the combination of the results for the deuteron and the proton, important information could also be extracted for the free neutron. Based on these data, and using existing models to evaluate the missing contributions from unmeasured photon energy regions, the validity of the Gerasimov-Drell-Hearn (GDH) sum rule has been verified for the proton, the neutron, and the deuteron. These new data provide a precise experimental benchmark for theoretical models used to study nucleons, both in their free state and when embedded in the nuclear medium.
Свободный нейтрон живёт в среднем около 15 минут, но внутри дейтрона он стабилен — и его свойства удалось извлечь, вычитая вклад протона.
В романе «Спин» Роберта Уилсона поляризованный свет используется для связи с инопланетным разумом — здесь же он служит зондом для самых малых вихрей материи.