Undersøgelse af oprindelsen af ​​protonspin

Hvor får protonen sit spin? Dette spørgsmål har undret fysikere lige siden eksperimenter i 1980'erne afslørede, at en protons konstituerende kvarker - de mest fundamentale byggesten i atomkerner - kun tegner sig for omkring en tredjedel af en protons spin. Kollisioner af spin-polariserede protoner ved Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), en US Department of Energy Office of Science brugerfacilitet til kernefysisk forskning ved DOE's Brookhaven National Laboratory, er med til at løse dette mysterium.

Nicole Lewis, en Brookhaven Lab fysiker, vil præsentere de seneste resultater fra RHIC-spinprogrammet i en inviteret snak på efterårsmødet 2021 i APS Division of Nuclear Physics den 12. oktober, 2021. Resultaterne offentliggøres samme dag i Fysisk gennemgangsbreve .

"RHIC er den første og eneste kolliderer i verden, der er i stand til at køre polariserede protonstråler, " sagde Lewis. "Dette betyder, at spin-målinger kan udføres ved højere kollisionsenergier sammenlignet med tidligere eksperimenter med faste mål, såsom dem, der afslørede det indledende spin-mysterium. Ved kollisioner, hvor protonens spin peger i strålens retning (polariseret i længderetningen), vi kan studere, hvor meget af protonspindet, der skyldes spindet af dets kvarker og gluoner."

Lewis vil præsentere nye målinger af kvark og gluon bidrag til proton spin baseret på data fra RHICs STAR og PHENIX detektorer. Gluoner er de limlignende kraftbærerpartikler, der effektivt "limer" kvarker sammen inde i protoner og andre hadroner. RHIC er den første facilitet, der tillader detaljerede undersøgelser af gluoners spin-bidrag.

Lewis' foredrag vil også omfatte nye resultater fra tværpolariserede protonkollisioner - hvor protonspin er justeret i en "opadgående" retning. Disse kollisioner gør det muligt for forskere at undersøge protonens tredimensionelle indre struktur.

Ud over, Lewis vil diskutere fremtidige spin-målingsmuligheder ved hjælp af en nylig "fremad opgradering" til STAR og det kommende sPHENIX-eksperiment – ​​en større transformation af PHENIX – som er planlagt til at begynde at indsamle data i 2023.