Skinende lys på de indre detaljer og opdelingen af ​​deuteroner

Forskere har fundet en måde at "se" inde i deuteroner, de enkleste atomkerner, for bedre at forstå den "lim", der holder stoffets byggesten sammen. De nye resultater kommer fra kollisioner af fotoner (lyspartikler) med deuteroner, som er lavet af kun én proton bundet til én neutron. I disse kollisioner fungerer fotonerne som en røntgenstråle for at give det første glimt af, hvordan partikler kaldet gluoner er arrangeret i deuteronet. Disse kollisioner kan også bryde deuteronet fra hinanden, hvilket giver indsigt i, hvad der holder protonen og neutronen sammen.

Ved at studere deuteronet, den enkleste kerne i naturen, opnår forskerne en forståelse af de mere komplekse atomkerner, der i det væsentlige udgør alt synligt stof i universet. Denne forskning om deuteroner hjælper med at forklare, hvordan kerner dukker op fra kvarker og gluoner, og hvordan massen af ​​kerner er dynamisk genereret af gluoner. Deuteroner spiller også en vigtig rolle i energiproduktionen inde i solen, som starter med at to protoner smelter sammen til en deuteron. At studere deuteroner kan hjælpe videnskabsmænd med bedre at forstå fusionsreaktioner. Dette kunne føre til strategier for at udnytte fusionskraft til at lave elektricitet på Jorden.

I dette arbejde kiggede forskere fra STAR Collaboration på eksisterende data fra deuteron-guld-kollisioner på Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), et Department of Energy (DOE) brugerfacilitet. Hos RHIC kan forskere bruge fotoner omkring hurtigt bevægende guldioner til at undersøge gluonernes rolle. Ved at studere gluon-dynamik i deuteron, den enkleste atomkerne, opnår forskerne forståelse for, hvordan fordelingen og adfærden af ​​gluoner, som kraftbærer-partikler, ændrer sig, efterhånden som kerner bliver mere komplekse. I de RHIC-kollisioner, der blev studeret i dette arbejde, brugte forskere STAR-detektoren til at spore, hvor meget momentum der blev overført fra gluoner i deuteronet til partikler skabt i disse interaktioner. Da den momentumoverførsel relaterer sig til, hvor gluonerne er placeret inde i kernen, brugte forskerne dataene til at kortlægge gluonfordelingen i deuteronet. Derudover afbøjer hver foton-gluon-interaktion også deuteronet - og nogle gange bryder det fra hinanden. STAR sporede "tilskuerneutroner", der kom fra dette brud for at lære mere om, hvordan gluoner holder disse kerner sammen.

Forståelse af gluoners rolle i nukleart stof vil være et fokus for Electron-Ion Collider (EIC), en ny facilitet, der er i planlægningsstadierne ved Brookhaven National Laboratory. EIC vil bruge fotoner genereret af elektroner til at undersøge gluonfordelinger inde i protoner og kerner og til at studere kraften, der holder protoner og neutroner sammen for at udgøre kerner. + Udforsk yderligere

Fysikere 'lyser' lys på indre detaljer og opdeling af simpel kerne