Quarks, las partículas más pequeñas del universo, son mucho más pequeñas y operan a niveles de energía mucho más altos que los protones y neutrones en los que se encuentran. En 1983, los físicos del CERN, como parte de la European Muon Collaboration EMC,observó por primera vez lo que se conocería como "el efecto EMC": en el núcleo de un átomo de hierro que contiene muchos protones y neutrones, los quarks se mueven significativamente más lentamente que los quarks en el deuterio, que contiene un solo protón y neutrón.
Ahora los físicos de la Universidad de Tel Aviv, el Instituto de Tecnología de Massachusetts MIT y el Centro Nacional de Aceleración Thomas Jefferson saben por qué los quarks, los bloques de construcción del universo, se mueven más lentamente dentro de los núcleos atómicos.
"Los investigadores han estado buscando una respuesta a esto durante 35 años", dice el Prof. Eli Piasetzky de la Escuela de Física y Astronomía Raymond y Beverly Sackler de TAU. Prof. Piasetzky; Meytal Duer, también de la Facultad de Física de TAU; y Prof.O Hen, el Dr. Barak Schmookler y el Dr. Axel Schmidt del MIT han liderado la Colaboración internacional CLAS en el Thomas Jefferson National Accelerator Facility para identificar una explicación del efecto EMC. Sus conclusiones se publicaron el 20 de febrero en la revista Naturaleza .
Los investigadores descubrieron que la velocidad de un quark depende de la cantidad de protones y neutrones que forman pares correlacionados de corto alcance en el núcleo de un átomo. Mientras más pares de estos haya en un núcleo, mayor será el número de quarks de movimiento lento dentrolos protones y neutrones del átomo.
Los átomos con núcleos más grandes tienen intrínsecamente más protones y neutrones, por lo que es más probable que tengan un mayor número de pares protón-neutrón. El equipo concluyó que cuanto más grande es el átomo, más pares es probable que contenga. Esto da como resultadoquarks de movimiento más lento en ese átomo en particular.
"En pares de corto alcance correlacionados o SRC, los protones y neutrones de un átomo pueden emparejarse constantemente, pero solo momentáneamente, antes de separarse y separarse", explica Duer. "Durante esta breve interacción de alta energía, los quarks, en sus respectivas partículas, pueden tener un espacio más grande para jugar ".
La nueva explicación del equipo puede ayudar a iluminar diferencias sutiles pero importantes en el comportamiento de los quarks, los componentes básicos más básicos del mundo visible.
Para la investigación, los científicos utilizaron un Espectrómetro de Aceptación Grande, o detector CLAS, un detector de partículas esféricas de cuatro pisos, en un experimento realizado durante varios meses en la Instalación de Acelerador de Haz de Electrones Continuo CEBAF en la Instalación Aceleradora Nacional Thomas JeffersonEl experimento acumuló miles de millones de interacciones entre electrones y quarks, lo que permitió a los investigadores calcular la velocidad del quark en cada interacción en función de la energía del electrón después de su dispersión, y comparar la velocidad promedio del quark entre los distintos átomos.
"Estos pares de alto momento son la razón de estos quarks de movimiento lento", explica el profesor Hen. "Cuánto se desacelera la velocidad de un quark depende del número de pares de SRC en un núcleo atómico. Quarks en plomo, por ejemplo, eran mucho más lentos que los de aluminio, que a su vez eran más lentos que el hierro, etc. "
La investigación fue financiada por el Departamento de Energía de EE. UU., La Fundación Nacional de Ciencias, la Fundación de Ciencias de Israel y la Comisión de Energía Atómica de Israel. El equipo ahora está diseñando un experimento en el que esperan detectar la velocidad de los quarks, específicamente enSRC pares.
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Materiales proporcionado por American Friends of Tel Aviv University . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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