Los quarks y antiquarks en gran momento sacuden los cimientos de la materia visible

Nuevos resultados sobre la estructura de los nucleones

• Fecha : 13 de octubre de 2021
• Fuente : Sociedad Estadounidense de Física
• Resumen : Dos estudios independientes han arrojado luz sobre subestructuras inesperadas en los componentes fundamentales de toda la materia. Los resultados preliminares utilizando un método de etiquetado novedoso podrían explicar el origen de la paradoja nuclear de larga data conocida como el efecto EMC. Mientras tanto, los autores compartirán los próximos pasos después de la observación recientede antimateria asimétrica en el protón.

Dos estudios independientes han arrojado luz sobre subestructuras inesperadas en los componentes fundamentales de toda la materia. Los resultados preliminares utilizando un método de etiquetado novedoso podrían explicar el origen de la paradoja nuclear de larga data conocida como el efecto EMC. Mientras tanto, los autores compartirán los próximos pasos después de la observación recientede antimateria asimétrica en el protón.

Ambos grupos discutirán sus experimentos en la Instalación del Acelerador Nacional Thomas Jefferson del DOE y en Fermilab durante la Reunión de Otoño de 2021 de la División de Física Nuclear de APS.

Un estudio presenta nueva evidencia sobre el efecto EMC, identificado hace casi 40 años cuando los investigadores del CERN descubrieron algo sorprendente: los protones y neutrones unidos en un núcleo atómico pueden cambiar su composición interna de quarks y gluones. Pero ¿por qué surgen tales modificaciones ycómo predecirlos, sigue siendo desconocido.

Por primera vez, los científicos han medido el efecto EMC etiquetando los neutrones del espectador, dando un paso importante hacia la resolución del misterio.

"Presentamos los resultados de una nueva medición transformadora de un observable novedoso que proporciona una visión directa del origen del efecto EMC", dijo Tyler T. Kutz, investigador postdoctoral en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y becario postdoctoral Zuckerman en Tel Aviv.University, quien revelará los hallazgos en la reunión.

Dentro del detector de neutrones de ángulo inverso BAND en el laboratorio Jefferson, los neutrones de espectadores etiquetados "dividen" la función de onda nuclear en diferentes secciones. Este proceso mapea cómo el impulso y la densidad afectan la estructura de los nucleones unidos.

El equipo descubrió efectos considerables e impredecibles. Las observaciones preliminares ofrecen evidencia directa de que el efecto EMC está conectado con fluctuaciones de nucleones de alta densidad local y alto momento.

"Los resultados tienen importantes implicaciones para nuestra comprensión de la estructura QCD de la materia visible", dijo Efraín Segarra, un estudiante graduado del MIT que trabaja en el experimento. La investigación podría arrojar luz sobre la naturaleza del confinamiento, las interacciones fuertes y lacomposición fundamental de la materia.

Un equipo de Fermilab encontró evidencia de que la asimetría de antimateria también juega un papel crucial en las propiedades de los nucleones, una observación histórica publicada a principios de este año en Naturaleza . Un nuevo análisis indica que en el caso más extremo, un solo antiquark puede ser responsable de casi la mitad del impulso de un protón.

"Este resultado sorprendente muestra claramente que incluso en fracciones de momento elevado, la antimateria es una parte importante del protón", dijo Shivangi Prasad, investigador del Laboratorio Nacional Argonne.bloque de construcción de la materia, el protón ".

Prasad discutirá el experimento SeaQuest que encontró más antiquarks "abajo" que antiquarks "arriba" dentro del protón. También compartirá una investigación preliminar sobre distribuciones de quarks y gluones.

"La SeaQuest Collaboration miró dentro del protón al lanzar un haz de protones de alta energía contra objetivos hechos de hidrógeno esencialmente protones y deuterio núcleos que contienen protones y neutrones individuales", dijo Prasad.

"Dentro del protón, los quarks y antiquarks se mantienen unidos por fuerzas nucleares extremadamente fuertes, ¡tan grandes que pueden crear pares de quarks de antimateria y materia a partir del espacio vacío!", Explicó. Pero los emparejamientos subatómicos solo existen por un momento fugaz.antes de que se aniquilen.

Los resultados de antiquark han renovado el interés en varias explicaciones anteriores de la asimetría de antimateria en el protón. Prasad planea discutir las medidas futuras que podrían probar los mecanismos propuestos.

Información de la reunión: http://meetings.aps.org/Meeting/DNP21/Session/EA.2

Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Sociedad Estadounidense de Física . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.

Referencia de la revista :

1. J. Dove, B. Kerns, RE McClellan, S. Miyasaka, DH Morton, K. Nagai, S. Prasad, F. Sanftl, MBC Scott, AS Tadepalli, CA Aidala, J. Arrington, C. Ayuso, CLBarker, CN Brown, WC Chang, A. Chen, DC Christian, BP Dannowitz, M. Daugherity, M. Diefenthaler, L. El Fassi, DF Geesaman, R. Gilman, Y. Goto, L. Guo, R. Guo,TJ Hague, RJ Holt, D. Isenhower, ER Kinney, N. Kitts, A. Klein, DW Kleinjan, Y. Kudo, C. Leung, P.-J. Lin, K. Liu, MX Liu, W. Lorenzon,NCR Makins, M. Mesquita de Medeiros, PL McGaughey, Y. Miyachi, I. Mooney, K. Nakahara, K. Nakano, S. Nara, J.-C. Peng, AJ Puckett, BJ Ramson, PE Reimer, JG Rubin, S. Sawada, T. Sawada, T.-A. Shibata, D. Su, M. Teo, BG Tice, RS Towell, S. Uemura, S. Watson, SG Wang, AB Wickes, J. Wu, Z.Xi, Z. Ye. La asimetría de la antimateria en el protón . Naturaleza , 2021; 590 7847: 561 DOI: 10.1038 / s41586-021-03282-z