Выявлена важная роль глюонов в определении свойств протона

Физики смогли проследить за разрушением протонов на ускорителе RHIC, что дало новые доказательства теории, согласно которой глюоны, а не кварки, определяют барионное число — ключевую характеристику элементарных частиц. Это утверждение содержится в исследовании, опубликованном в журнале Science. Об этом сообщает издание ТАСС.

"Мы впервые измерили "вклад" кварков в основные характеристики протонов тремя различными методами. Результаты этих измерений не совпадают с классической кварковой моделью, которая приписывает центральную роль трем кваркам в определении барионного числа, и хорошо согласуются с альтернативной теорией, связывающей свойства протонов с глюонами", — отмечается в исследовании.

Группа ученых под руководством Жуаня Лицзюаня из Брукхенвенской национальной лаборатории (США) провела серию экспериментов на ускорителе RHIC, который был построен в 2000 году для изучения столкновений тяжелых ионов и разгадки причин отсутствия значительных запасов антиматерии во Вселенной.

Недавно физики использовали этот ускоритель для решения другой важной задачи — изучения внутренней структуры протона. Долгое время считалось, что протоны и другие барионы состоят из трех кварков, взаимодействия между которыми обеспечивают стабильность и характерные физические свойства этих частиц. Однако еще в 1980-х годах были получены данные о наличии других кварков и сил, влияющих на характеристики протонов, отклоняясь от теоретических предсказаний.

Секрет внутреннего устройства протона

Эти открытия вызвали множество споров о количестве кварков в протонах и их влиянии на свойства частиц. Многие ученые сейчас предполагают, что основные характеристики протонов определяются не "тройкой" кварков, а так называемым "барионным узлом" — Y-образной структурой из глюонов, соединяющей три кварка и влияющей на барионное число и другие свойства протона.

Для проверки этой гипотезы Жуань Лицзюань и его команда измерили барионное число протона тремя способами, сталкивая частицы света и ядра атомов золота, а также ионы этого металла. Это позволило физикам "разделить" влияние кварков и глюонов на свойства разрушенных протонов, отслеживая изменения в характеристиках частиц при различных типах столкновений ядер золота.

Полученные данные выявили аномалии в передаче барионного числа между "осколками" протонов, которые не могли быть объяснены классической кварковой моделью, но полностью соответствовали теории "барионного узла". Дальнейшие эксперименты на обновленном БАК и строящемся электронно-позитронном коллайдере EIC помогут подтвердить это открытие и уточнить роль глюонов в определении свойств протона, заключили ученые.