O co dokładnie chodzi? O składniki tworzące protony i neutrony. Te są nawet mniejsze od nich i określa się je mianem kwarków. Takie cząstki elementarne zostały poddane mapowaniu, dzięki czemu naukowcy byli w stanie szczegółowo odwzorować rozmieszczenie różnych rodzajów kwarków wewnątrz protonu. To z kolei prowadzi do poszerzania wiedzy na temat otaczającej nas materii.
Czytaj też: Trudno uwierzyć, że to się dzieje. Jak mechanika kwantowa zrewolucjonizuje okręty wojskowe?
O kulisach przeprowadzonych eksperymentów czytamy na łamach Physical Review D. Na czele zespołu badawczego stanął Shohini Bhattacharya z Brookhaven National Laboratory. To właśnie on, wraz ze współpracownikami, stworzył mapę dwóch rodzajów kwarków, która ma rekordową rozdzielczość. Jednym z kluczowych wniosków było to, iż kwark górny jest bardziej symetrycznie rozmieszczony i rozłożony na mniejszym dystansie aniżeli kwark dolny.
To z kolei sugeruje, jakoby oba rodzaje kwarków mogły oddziaływać na protony w odmienny sposób. Różnice te obejmują między innymi energię wewnętrzną i spin. Dzięki zgromadzonym danym autorzy spodziewają się postępów w zakresie realizacji kolejnych eksperymentów z zakresu fizyki fundamentalnej. Wróćmy jednak do dotychczas przeprowadzonych badań. Jak przebiegały?
Aby lepiej zrozumieć zasady rządzące eksperymentem, warto byłoby wykorzystać analogię do worka wypełnionego kulkami. Worek jest protonem, natomiast kulki to kwarki. Dzięki cząstkom gluonowym kwarki są utrzymywane w miejscu, a naukowcy skupili się właśnie na interakcjach zachodzących między tymi kulkami. Odbijanie rozproszonego światła w cząsteczkach, a następnie śledzenie zmian ich pędu było możliwe dzięki różnym technikom analitycznym. O ile do tej pory zakładano, iż zmiany pędu będą stabilne, tak nowe ustalenia wskazują na odmienny przebieg.
Świat protonów został zmapowany w wyjątkową rozdzielczością – około 10-krotnie wyższą od dotychczas uzyskanej
Autorzy wzięli pod uwagę większą niż do tej pory liczbę rozproszeń i nie musieli nawet zwiększać mocy obliczeniowych, aby uzyskać wyższą dokładność obserwacji. To z kolei przełożyło się na mapowanie w rekordowo wysokiej rozdzielczości. Jedna z najbardziej zaskakujących informacji odnosiła się do faktu, iż spin protonu był mniej więcej w zaledwie 70% warunkowany przez reakcje kwarków górnych i dolnych. Rola gluonów w tym procesie musi być więc znacznie ważniejsza od zakładanej.
Czytaj też: Stoimy u progu “nowej fizyki”. Model Standardowy nie jest pełnym obrazem rzeczywistości
Rozdzielczość mapowania uzyskana przez autorów była około 10 razy wyższa od poprzednich. A im lepiej uda im się poznać cząstki takie jak kwarki, tym łatwiej będzie szło rozwiązywanie zagadek związanych z fundamentalnymi prawami rządzącymi wszechświatem. W ramach dalszych wysiłków naukowcy zamierzają połączyć założenia teoretyczne z wnioskami wyciągniętymi na podstawie eksperymentów.
