Эксперимент находит массу глюонов в протоне
Физики-ядерщики, возможно, наконец определили, где в протоне находится большая часть его массы. Недавний эксперимент, проведенный в Национальном ускорительном комплексе Томаса Джефферсона, выявил радиус массы протона, который создается сильным взаимодействием, когда оно склеивает строительные блоки протона — кварки.
Одной из самых больших загадок протона является происхождение его массы. Оказывается, измеренная масса протона определяется не только его физическими строительными блоками, тремя так называемыми валентными кварками.
«Если вы суммируете массы кварков в протоне в Стандартной модели, вы получите лишь небольшую часть массы протона», — объяснил представитель эксперимента Сильвестр Джустен, физик-экспериментатор из Аргоннской национальной лаборатории.
За последние несколько десятилетий физики-ядерщики предположили, что масса протона возникает из нескольких источников.
Во-первых, часть массы он получает от массы своих кварков, а часть — за счет их движения. Во-вторых, он получает массу от энергии сильного взаимодействия, которое склеивает эти кварки вместе, и это взаимодействие проявляется как «глюоны». Наконец, он получает массу от динамических взаимодействий кварков и глюонов протона.
Новое измерение может, наконец, пролить некоторый свет на массу, создаваемую глюонами протона, путем точного определения местоположения материи, создаваемой этими глюонами.
Было обнаружено, что радиус этого ядра материи находится в центре протона. Результат также, по-видимому, указывает на то, что ядро имеет размер, отличный от хорошо измеренного радиуса заряда протона, величина, которая часто используется в качестве косвенного показателя размера протона.
«Радиус этой массовой структуры меньше, чем радиус заряда, и поэтому он как бы дает нам представление об иерархии массы по сравнению с зарядовой структурой нуклона», — говорят ученые.
По словам исследователей, полученный результат стал неожиданностью.
«То, что мы обнаружили, — это то, чего мы действительно не ожидали получить таким образом. Первоначальной целью нашего эксперимента был поиск пентакварка, о котором сообщили исследователи из CERN», — говорят ученые.
Результаты эксперимента были недавно опубликованы в журнале Nature.