Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jednou z dosud otevřených otázek jaderné a částicové fyziky je původ spinu protonu. Jaderní fyzici předpokládají, že spin protonu pochází z jeho složek: kvarků spojených gluony, které přenášejí silnou interakci. Podrobnosti o podílu kvarků a gluonů však zůstávají nejasné.
Nové studie nyní na základě výsledků pozorování a analýzy pomocí mřížkové kvantové chromodynamiky (QCD) předkládá přesvědčivý argument ohledně toho, jaká část spinu protonu pochází z jeho gluonů.
Proton má spin ½. Tato hodnota je výsledkem („součtem“) jednotlivých složek protonu, z nichž každá má spin vlastní. Nevím se však, jakou část spinu protonu nesou jeho tři valenční kvarky a jakou gluony.
Nejnovější práce se zaměřuje na otázku, kterou je třeba nejprve vyřešit hned na začátku. Jaké je znaménko ∆g? Jinými slovy, je spin gluonů záporný nebo kladný? Určení znaménka ∆g je zásadní pro zjištění, ale léta pozorování ani teoretických přístupů nepřinesla přesvědčivou odpověď. Většina fyziků se domnívala, že kladné ∆g se zdá být pravděpodobnější, ale i záporná řešení ∆g zůstávala ve hře.
Spolupracovníci projektu JAM (Jefferson Lab Angular Momentum) vycházeli z předchozích analytických prací a starších i novějších dat z řady experimentů, včetně programů na urychlovači kontinuálního svazku elektronů (CEBAF) v Jeffersonově laboratoři a na urychlovači relativistických těžkých iontů (RHIC) v Brookhavenské národní laboratoři. Oba tyto urychlovače spadají pod Ministerstvo energetiky USA.
V nové studii vědci zahrnuli data z experimentů hlubokého nepružného rozptylu; struktura protonu se v tomto případě zkoumá pomocí jeho srážky s elektronem. Zaměřili se na data týkají se vznikajících částic, které byly detekovány s obzvláště vysokou energií. V důsledku toho se vědci přiklánějí k tomu, že ∆g je opravdu kladné. Výsledky dle nich nejsou ještě definitivní, ale díky analýze je záporné ∆g gluonu je mnohem méně pravděpodobné než dosud.
N. T. Hunt-Smith et al, New Data-Driven Constraints on the Sign of Gluon Polarization in the Proton, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.161901
Zdroj: Thomas Jefferson National Accelerator Facility / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Poznámka: Proton na Wikipedia.cz
„Měření ukazují, že kvarky i gluony přispívají k celkovému spinu protonu přibližně po 25% a chybějící příspěvek se nazývá krizí protonového spinu.“
