Раскрыта главная роль глюонов в определении фундаментальных свойств протона

Физики напрямую проследили за разрушением протонов на ускорителе частиц RHIC и получили новые аргументы в пользу теории о ключевой роли глюонов в определении барионного числа, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science.

Авторы работы впервые измерили вклад кварков в фундаментальные характеристики протонов сразу тремя способами. Полученные результаты, по их словам, в целом не совпали с классической кварковой моделью, согласно которой главная роль в определении барионного числа протонов и других частиц отводится трем кваркам.

При этом данные оказались хорошо согласованы с альтернативной теорией. Она связывает свойства протонов с глюонами, то есть частицами, которые участвуют в сильном взаимодействии между кварками.

К таким выводам пришла группа физиков под руководством ведущего научного сотрудника Брукхейвенской национальной лаборатории Жуаня Лицзюаня. Эксперименты проводились на ускорителе RHIC, построенном в 2000 году на территории этой лаборатории.

Изначально установка создавалась для наблюдения за столкновениями тяжелых ионов. С ее помощью ученые также изучали одну из главных загадок физики — почему во Вселенной нет значительных запасов антиматерии.

Позднее ускоритель использовали для исследования внутренней структуры протона. Долгое время считалось, что протоны и другие барионы состоят из трех кварков, взаимодействие которых делает эти частицы устойчивыми и определяет их свойства.

Однако еще в 1980-е годы появились данные, указывающие на присутствие других кварков и сил. Эти наблюдения показали, что характеристики протонов могут отклоняться от классических теоретических предсказаний.

На этом фоне возникли споры о том, сколько кварков содержится в протонах и как именно они влияют на их свойства. Одно из современных предположений связывает фундаментальные характеристики протона не с тремя основными кварками, а с так называемым барионным узлом.

Так физики называют Y-образную структуру из глюонов, соединяющую три кварка. Согласно этой теории, именно она может влиять на барионное число и другие отличительные свойства протона.

Чтобы проверить гипотезу, исследователи измерили барионное число протона тремя методами. В ходе опытов они сталкивали частицы света с ядрами атомов золота, а также ионы этого металла.

Такой подход позволил разделить возможное влияние кварков и глюонов на свойства разрушенных протонов. Ученые отслеживали, как менялись характеристики частиц, возникавших при лобовых и касательных столкновениях ядер золота.

Измерения выявили особенности передачи барионного числа между осколками протонов. Эти аномалии не удалось объяснить с помощью классической кварковой модели, однако они соответствуют теории барионного узла.

Авторы работы считают, что дальнейшие эксперименты на обновленном Большом адронном коллайдере и на строящемся электронно-ионном коллайдере EIC помогут проверить выводы и уточнить роль глюонов в формировании фундаментальных свойств протона.

Рекомендуем также:

1. Бумажные квитанции за ЖКУ отменяют: с сентября платёжки будут приходить через «Госуслуги»
2. Как перестать разочаровываться в людях: Омар Хайям назвал одну истину, которую понимают слишком поздно
3. Салат из огурцов «Нежинский»: тот самый легендарный рецепт, который закрывают на зиму десятилетиями
4. Бодрость без кофеина из кофейной чашки: какой китайский чай выбрать для энергии
5. Кабачки и куриное филе на одной сковороде: секрет нежного вкуса оказался совсем не в сливках