Прорыв в изучении спина протона: новое исследование исключает отрицательный спин глюонов

Фундаментальный вопрос о природе спина протона, который занимал умы физиков почти столетие, приблизился к своему разрешению. Международная группа исследователей из коллаборации Jefferson Lab Angular Momentum (JAM) опубликовала в Physical Review Letters результаты исследования, практически исключающие возможность отрицательного вклада глюонов в спин протона.
Прорыв в изучении спина протона: новое исследование исключает отрицательный спин глюонов
Изображение носит иллюстративный характер

С 1920-х годов известно, что протон обладает спином ½ – фундаментальным квантово-механическим свойством, характеризующим собственный момент импульса частицы. Ученые предполагают, что этот спин формируется за счет вкладов составляющих протон кварков и глюонов, а также их орбитального момента импульса.

Исследовательская группа, в которую вошли Уолли Мельничук, Нобуо Сато из Национальной ускорительной лаборатории Томаса Джефферсона, Николас Хант-Смит, Энтони Томас и Мартин Уайт из Университета Аделаиды, а также Кристофер Кокузза из Колледжа Уильяма и Мэри, провела комплексный анализ экспериментальных данных и расчетов решеточной КХД.

Ключевым параметром исследования стал ∆g – чистый вклад спина глюонов в общий спин протона. Хотя большинство физиков склонялись к положительному значению ∆g, годами сохранялась неопределенность относительно его знака из-за сложностей в экспериментальных и теоретических исследованиях.

В работе были использованы данные с ускорителя CEBAF в лаборатории Джефферсона и коллайдера RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории. Особую роль сыграли эксперименты по глубоко неупругому рассеянию электронов на протонах и столкновения поляризованных протонов.

Параллельно коллаборация HadStruc под руководством Джо Карпи провела расчеты на суперкомпьютерах с использованием решеточной КХД, что позволило напрямую моделировать взаимодействия кварков и глюонов. «Спин – это особая характеристика квантового мира, складывающаяся из компонентов внутри протона», – поясняет Нобуо Сато.

Включение новых данных по глубоко неупругому рассеянию при высоких значениях x и отказ от некоторых теоретических допущений позволили исследователям практически исключить возможность отрицательного ∆g. Окончательную ясность в этот вопрос могут внести будущие эксперименты на модернизированном ускорителе CEBAF и строящемся электрон-ионном коллайдере в Брукхейвене.


Новое на сайте

20066[b]Фотосинтез в глазах мышей: возможно ли это без превращения в растение?[/b] 20065[b]СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло... 20064[b]Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет[/b] 20063[b]Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках[/b] 20062[b]Кости в бухте эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века[/b] 20061[b]Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов... 20060[b]Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19[/b] 20058[b]Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет?[/b] 20057[b]Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние[/b] 20056[b]Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?[/b] 20055[b]Томоэ гозэн: женщина-самурай, которая существовала на самом деле[/b] 20054[b]Что видели астронавты «Аполлона-12» над лунным горизонтом?[/b] 20053[b]Восковой блокнот на латыни и шёлковая туалетная бумага: кто посещал средневековый... 20052[b]Хантавирус на борту: 41 человек под наблюдением после рейса MV Hondius[/b]
Ссылка