Pemandangan aneh partikel di dalam proton yang belum pernah ada sebelumnya: ScienceAlert

itu proton Dan neutron Inti atom terdiri dari tiga partikel dasar yang lebih kecil yang dikenal sebagai quark.

Sebuah studi baru sekarang telah menentukan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya dari distribusi berbagai jenis quark dalam a protonmemperluas pemahaman kita tentang bagian atom yang sangat penting ini.

Meskipun lanskap kuantum di dalam proton adalah kekacauan panas dari quark dan antiquark mereka muncul dan menghilang, ada dominasi umum “rasa” atas yang lain; Dua quark rasa atas dan satu quark rasa bawah.

Dipimpin oleh fisikawan teoretis Shohini Bhattacharya dari Brookhaven National Laboratory, tim peneliti kini telah membuat peta beresolusi tertinggi dari keduanya. rasa quark.

Perhitungan kami menunjukkan bahwa quark atas lebih terdistribusi secara merata dan menyebar pada jarak yang lebih kecil daripada quark bawah. Dia berkata Fisikawan teoretis Swagato Mukherjee, dari Brookhaven Lab.

Hasil para peneliti menunjukkan bahwa quark atas dan bawah mempengaruhi proton secara berbeda dalam hal energi dalam, putaran, dan berbagai sifat lainnya. Ini, pada gilirannya, akan membantu menganalisis eksperimen fisika fundamental di masa depan.

Anda dapat menganggap ini sebagai studi tentang sekarung kelereng: karung itu adalah proton dan quark adalah kelereng yang ditahan secara longgar di tempatnya oleh partikel ‘gluon’ yang bekerja dengan gaya. Penelitian menentukan interaksi bola-bola ini satu sama lain.

Berbagai Teknik analisis lanjutan Mereka digunakan untuk memantulkan kembali cahaya yang dihamburkan kembali ke partikel dan menghitung perubahan momentumnya. Sebelumnya, perhitungan seperti itu mengasumsikan bahwa perubahan momentum akan sama, tetapi perhitungan tim mengonfirmasi sebaliknya.

Ini memungkinkan mereka untuk mengukur lebih banyak peristiwa hamburan dengan presisi yang lebih tinggi tanpa meningkatkan daya komputasi. Kemudian mereka menerapkan hasil yang lebih akurat ke model untuk mendapatkan lebih banyak wawasan.

“Untuk mendapatkan peta detail, kita perlu menganalisis beberapa interaksi hamburan, yang melibatkan perbedaan nilai perubahan momentum proton,” Dia berkata Bhattacharya.

Hebatnya, interaksi quark atas dan bawah menyumbang kurang dari 70 persen putaran (kantong) proton. Ini menunjukkan bahwa gluon memainkan peran yang lebih besar dari yang diperkirakan sebelumnya.

Salah satu teknologi utama yang digunakan adalah grid Kromodinamika kuantum (QCD), yang menempatkan quark pada struktur empat dimensi untuk memodelkannya secara tepat dengan sedikit bantuan dari superkomputer. Semua kemungkinan interaksi dievaluasi, dan kemudian kemungkinan yang berbeda dikerjakan untuk masing-masing.

Pada akhirnya, tim mampu memetakan kantong kelereng ini dengan akurasi sekitar 10 kali lebih besar dari upaya sebelumnya. Ketika melakukan fisika dasar seperti ini, resolusi yang lebih tinggi dapat membuat semua perbedaan.

Ilmuwan masih belajar lebih banyak tentang quark dan bagaimana partikel fundamental ini menjadi dasar bagi banyak hal yang kita lihat di alam semesta.

Eksperimen lebih lanjut menggunakan akun baru sebagai dasar sudah direncanakan Fasilitas akselerator berkas elektron kontinu (CEBAF) dan penumbuk ion elektron (EIC) – Eksperimen yang akan melihat hukum dasar alam dan materi itu sendiri. Eksperimen ini harus membantu memvalidasi model yang dihasilkan oleh penelitian ini.

“Dua hal yang saling melengkapi ini—teori dan eksperimen—harus digabungkan untuk mendapatkan gambaran lengkap tentang proton,” Dia berkata Fisikawan Joshua Miller, dari Temple University.

Riset dipublikasikan di pemeriksaan fisik d.