La física a las escalas más pequeñas es un desafío de observación: las partículas suelen ser fugaces y las fuerzas que gobiernan su comportamiento son casi imperceptibles.
Pero ahora, aprovechando datos de décadas de antigüedad y una predicción de 50 años sobre la importancia de la gravedad en las partículas subatómicas, un equipo de físicos ha sacó una medida para una segunda propiedad mecánica en el protón.
Reduzcamos la velocidad por un momento. Un protón es una partícula que, junto con los neutrones y los electrones, forma un átomo. Los protones mismos están hechos de partículas aún más pequeñas llamadas quarks. Estos quarks se unen gracias a la fuerza fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales. (Los otros tres son la gravedad, la fuerza débil y el electromagnetismo.) El equipo reciente midió con éxito la distribución de la fuerza fuerte dentro del protón , revelando la tensión de corte en los quarks del protón.
“En su punto máximo, esto es más que una fuerza de cuatro toneladas que uno tendría que aplicar a un quark para sacarlo. del protón”, dijo Volker Burkert, científico principal del Laboratorio Jefferson y autor principal del estudio, en un laboratorio. liberar.
Publicado en Reviews of Modern Pysics, el trabajo sigue una medición 2018 de la presión interna del protón. Los datos que el equipo estudió provinieron de experimentos en la Instalación del Acelerador de Haz de Electrones Continuos del Laboratorio Jefferson, o CEBAF , y los investigadores utilizaron algo llamado ‘dispersión Compton profundamente virtual’ (DVCS, por sus siglas en inglés) para tomar la medida. En DVCS, un electrón de alta energía se irradia hacia un protón de hidrógeno objetivo. Un quark dentro del protón emite un fotón, que transporta información sobre las propiedades del quark. El DVCS también proporciona información sobre los efectos de la gravedad sobre la materia, un idea desarrollada a principios de la década de 2000 por el físico Maxim Polyakov.
“Este avance en la teoría estableció la relación entre la medición de la dispersión Compton profundamente virtual y el factor de forma gravitacional. Y pudimos usar eso por primera vez y extraer la presión que hicimos en el periódico Nature en 2018, y ahora la fuerza normal y la fuerza de corte”, añadió Burkert.
La recopilación de datos fue una especie de accidente. El equipo estaba tratando de obtener imágenes tridimensionales de la dispersión, pero al hacerlo, Recolectaron datos que revelaron cómo la fuerza fuerte se ejerció en el interior del protón.
“En mi opinión, esto es sólo el comienzo de algo mucho más grande que está por venir”, dijo la coautora del estudio, Latifa Elouadhriri, científica del personal. en Jefferson Lab, en la misma edición. “Ya ha cambiado la forma de pensar sobre la estructura del protón».
El método de dispersión puede dar pistas a los investigadores sobre las propiedades de los protones que están “codificadas en factores de forma gravitacionales”, como se describe en el Plan de la ciencia nuclear a largo plazo 2023. En otras palabras, DVCS podría ser una vía para el descubrimiento de nueva física. A continuación, el equipo planea tomar nuevas mediciones de el tamaño del protón.
