D’étranges vues de particules à l’intérieur des protons comme jamais auparavant : ScienceAlert

Que proton Et neutron Le noyau atomique est composé de trois particules élémentaires plus petites appelées quarks.

Une nouvelle étude a maintenant déterminé les détails sans précédent de la distribution de nombreux types de quarks dans un protonélargir notre compréhension de cette partie très importante de l’atome.

Bien que le paysage quantique à l’intérieur du proton soit un fouillis de quarks et d’antiquarks à mesure qu’ils apparaissent et disparaissent, il y a une prédominance générale de la “saveur” sur les autres ; Deux quarks aromatisés et un quark aromatisé down.

Dirigée par le physicien théoricien Shohini Bhattacharya du Laboratoire national de Brookhaven, l’équipe de recherche a maintenant créé la carte à la plus haute résolution des deux. goût de fromage blanc.

Nos calculs montrent que les quarks up sont plus uniformément répartis et répartis sur une distance plus petite que les quarks down. Il a dit Fisikawan teoretis Swagato Mukherjee, de Brookhaven Lab.

Les résultats des chercheurs montrent que les quarks up et down affectent différemment le proton en termes d’énergie interne, de spin et de diverses autres propriétés. Ceci, à son tour, aidera à analyser les futures expériences de physique fondamentale.

Vous pouvez considérer cela comme l’étude d’un sac de billes : le sac sont des protons et les quarks sont des billes maintenues lâchement en place par des particules de « gluons » agissant par la force. La recherche détermine l’interaction de ces balles les unes avec les autres.

Divers Techniques analytiques avancées Ils sont utilisés pour réfléchir la lumière diffusée sur la particule et calculer le changement de quantité de mouvement. Auparavant, ces calculs supposaient que le changement d’élan serait le même, mais les calculs de l’équipe confirment le contraire.

Cela leur permet de mesurer plus d’événements de diffusion avec une plus grande précision sans augmenter la puissance de calcul. Ensuite, ils appliquent des résultats plus précis au modèle pour obtenir plus d’informations.

“Pour obtenir une carte détaillée, nous devons analyser certaines interactions de diffusion, qui impliquent différentes valeurs de changements dans l’impulsion du proton”, Il a dit Bhattacharya.

Fait remarquable, l’interaction des quarks up et down représente moins de 70 % du spin (poche) du proton. Cela suggère que les gluons jouent un rôle plus important qu’on ne le pensait auparavant.

L’une des principales technologies utilisées est la grille Chromodynamique quantique (QCD), qui place les quarks dans une structure à quatre dimensions pour les modéliser précisément avec l’aide d’un supercalculateur. Toutes les interactions possibles sont évaluées, puis une possibilité différente est élaborée pour chacune.

Au final, l’équipe a pu cartographier ces poches de marbre avec une précision environ 10 fois supérieure aux tentatives précédentes. Lorsque vous faites de la physique de base comme celle-ci, la résolution plus élevée peut faire toute la différence.

Les scientifiques en apprennent toujours plus sur les quarks et sur la façon dont ces particules fondamentales constituent la base d’une grande partie de ce que nous voyons dans l’univers.

D’autres expériences utilisant le nouveau compte comme base sont prévues Installation d’accélérateur à faisceau continu d’électrons (CEBAF) et poinçon d’ion d’électron (EIC) – Une expérience qui examinera les lois fondamentales de la nature et de la matière elle-même. Ces expériences devraient permettre de valider les modèles produits par cette étude.

“Ces deux choses complémentaires – la théorie et l’expérience – doivent être combinées pour obtenir une image complète des protons”, Il a dit Physicien Joshua Miller, de l’Université Temple.

Recherche publiée dans examen physique d.