Los físicos de la Universidad Estatal de Florida están utilizando colisiones de fotones y protones para capturar partículas en una región de energía inexplorada, lo que proporciona nuevas ideas sobre la materia que une partes del núcleo.
"Queremos entender no solo el núcleo, sino todo lo que lo compone", dijo el profesor de física de la FSU Paul Eugenio. "Estamos trabajando para comprender las partículas y las fuerzas que conforman nuestro mundo".
El grupo de física hadrónica de la FSU es un miembro líder de la Colaboración GlueX en el Centro Nacional de Aceleradores Thomas Jefferson del Departamento de Energía de los EE. UU. El grupo realizó experimentos muy sofisticados durante todo el día durante meses a lo largo de varios años a partir de 2016. Su objetivo principales descubrir nueva información sobre el material, llamado campo gluónico, que une a los quarks. Los Quarks son partículas fundamentales que crean protones y neutrones.
en un nuevo artículo publicado en Cartas de revisión física , el grupo de física hadrónica de la Universidad Estatal de Florida y sus colaboradores presentaron las primeras mediciones de una partícula subatómica, llamada partícula J / psi, creada a partir de la energía en las colisiones fotón-protón.
"Es realmente genial ver", dijo el profesor asistente de física Sean Dobbs. "Esto está abriendo una nueva frontera de la física".
Cuando los investigadores realizan estos experimentos, disparan un haz de fotones al espectrómetro GlueX donde pasa a través de un recipiente de hidrógeno líquido y reacciona con los protones en el núcleo de estos átomos de hidrógeno. A partir de ahí, los detectores miden las partículas creadas en estoscolisiones, lo que permite a los físicos reconstruir los detalles de la colisión y aprender más sobre las partículas creadas.
Dobbs lo comparó con un accidente automovilístico. Es posible que no vea el accidente, pero ve el resultado y puede funcionar al revés. En este caso, los investigadores recolectaron alrededor de uno a dos millones de gigabytes de datos por año a través de este proceso para intentararmar el rompecabezas.
La partícula J / psi se compone de un par de quarks: un quark de encanto y un quark anti-encanto. Al medir la partícula J / psi en estas colisiones, los científicos también pueden buscar la producción de otros quark que contienenpartículas subatómicas.
Las mediciones se tomaron en un umbral de energía por debajo de donde los estudios anteriores analizaron los niveles de producción, lo que significa que era más sensible a la distribución de los gluones en el protón y sus contribuciones a la masa de protones.
Los científicos encontraron una producción mucho mayor de partículas J / psi de lo esperado, lo que significa que esta estructura gluónica es un gran contribuyente a la masa de la estructura del protón y, por lo tanto, al núcleo en su conjunto. Estas mediciones iniciales sugieren que los gluones contribuyen directamente másmás del 80 por ciento de la masa del protón. Otras mediciones de estas reacciones actualmente en curso darán más información sobre cómo se distribuyen los gluones alrededor del nucleón.
Estas mediciones también pusieron en tela de juicio observaciones de experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones, un detector de partículas en el CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear. Los científicos allí vislumbraron brevemente lo que llaman pentaquarks: partículas de vida corta hechas de cinco quarks.
Los físicos de la FSU no vieron específicamente los pentaquarks en sus datos, lo que ha descartado varios modelos que intentan describir la estructura de estos pentaquarks. Se espera que las mediciones adicionales en curso den una respuesta más definitiva sobre cómo están dispuestos los cinco quarks en estas partículas.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Florida . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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