Begrænsning af nukleonstørrelsen med relativistiske nukleare kollisioner

Det kan være svært at forestille sig, at resterne af voldsomme tunge ionkollisioner – som opløser grænserne for protoner og neutroner og producerer tusindvis af nye partikler – kan bruges til at få detaljeret indsigt i nukleonernes egenskaber. Imidlertid har nye fremskridt inden for eksperimentelle metoder sammen med forbedret teoretisk modellering gjort det muligt. Baseret på en state-of-the-art model for de kolliderende kerner og den hydrodynamiske udvikling af kvark-gluon-plasmaet produceret ved kollisionen, er et nyligt Physical Review Letters undersøgelse viser, at specifikke observerbare stoffer er stærkt følsomme over for størrelsen af ​​protoner og neutroner inde i de kolliderende kerner.

Sammenligning af modellen med data fra eksperimenter indikerer også, at gluonfordelingen inde i protoner og neutroner er ret klumpet - ikke så glat og sfærisk som modelleret ved hjælp af naive antagelser. Nuværende og fremtidige målinger ved hjælp af kollisioner af forskellige kerner ved Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), en Department of Energy (DOE) brugerfacilitet ved Brookhaven National Laboratory og Large Hadron Collider (LHC) ved CERN, sammen med et sofistikeret teoretisk program , vil give mere detaljeret indsigt i gluonfordelingen inde i protoner og neutroner, i og uden for tunge kerner, og hvordan den opfører sig med skiftende kollisionsenergi. Denne fundamentalt vigtige information vil blive udforsket med endnu højere præcision ved Electron-Ion Collideren, der skal bygges ved Brookhaven.

Atomernes kerner er opbygget af protoner og neutroner, der tilsammen benævnes nukleoner. Nukleoner består igen af ​​kvarker og gluoner. Forståelse af, hvordan disse indre byggesten er fordelt inden for kerner, kan afsløre, hvor store protoner og neutroner opstår, når de sonderes ved høj energi. Dette arbejde brugte sammenligninger mellem modelberegninger og nye præcisionsdata fra kollisioner af tunge ioner (indeholdende mange protoner og neutroner) for at få adgang til fordelingen af ​​gluoner og forudsige protonens størrelse.

At identificere og præcist måle faktorer, der er følsomme over for nukleonstørrelse, vil hjælpe fysikere med mere præcist at beskrive kvark-gluon-plasmaet (QGP). Dette er en varm, tæt form for nukleart stof, der skabes, når individuelle protoner og neutroner "smelter" i kraftige ionkollisioner, der efterligner forholdene i det tidlige univers. Denne viden kan eliminere betydelig usikkerhed om den oprindelige tilstand af den producerede QGP. At vide mere om den oprindelige tilstand af QGP giver input til de modelberegninger, som videnskabsmænd bruger til at udlede viskositeten og andre egenskaber af QGP. Resultaterne tilføjer også målinger af protonstørrelse baseret på fordelingen af ​​kvarker inde i protonen. + Udforsk yderligere

Lyser på de indre detaljer og opdelingen af ​​deuteroner