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

19857Острова как политический побег: от Атлантиды до плавучих государств Питера Тиля 19856Яйца, которые спасли предков млекопитающих от худшего апокалипсиса на Земле? 19855Могут ли омары чувствовать боль, и почему учёные требуют запретить варить их живыми? 19854Премия в $3 млн за первое CRISPR-лечение серповидноклеточной анемии 19853Почему сотрудники игнорируют корпоративное обучение и как это исправить 19852Тинтагель: место силы Артура или красивая легенда? 19851Голоса в голове сказали правду: что происходит, когда галлюцинации ставят диагноз точнее... 19850Куда исчезает информация из чёрных дыр, если они вообще исчезают? 19849Чёрная дыра лебедь Х-1 бросает джеты со скоростью света — но кто ими управляет? 19848Что увидели фотографы над замком Линдисфарн — и почему они закричали? 19847Почему антисептики в больницах могут создавать устойчивых к ним микробов? 19846Правда ли, что курица может жить без головы? 19845Как Оскар Уайльд использовал причёску как оружие против викторианской морали? 19844Назальный спрей против всех вирусов: как далеко зашла наука 19843«Я ещё не осознал, что мы только что сделали»: первая пресс-конференция экипажа Artemis II
Ссылка