Esta es la imagen más precisa de un átomo. Visualización final de una colisión de partículas de un átomo de oro en el detector STAR del Colisionador Relativista de Iones Pesados Laboratorio Nacional de Brookhaven. Crédito de la imagen: LABORATORIO DE BROOKHAVEN
La Academia de Ciencias de China (CAS) ha descubierto el origen de la masa de los protones. Los investigadores sugirieron desde un punto de vista experimental que, los quarks pesados podrían tener una mayor influencia en la masa de los protones de lo que inicialmente creían.
Un nuevo estudio dirigido por el profesor Chen Xurong del Instituto de Física Moderna (IMP) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha descubierto el origen de la masa de los protones. Los investigadores sugirieron desde un punto de vista experimental que, los quarks pesados podrían tener una mayor influencia en la masa de los protones de lo que inicialmente creían. Los resultados fueron publicados el 27 de febrero en Physical Review D.
Más del 99 % de la masa observable del universo se compone de nucleones, que incluyen protones y neutrones. Los fenómenos como la anomalía de la traza cuántica, el confinamiento del color y la ruptura de la simetría quiral dinámica están estrechamente relacionados con los mecanismos subyacentes de la masa de los nucleones. Por lo tanto, el estudio de los orígenes de la masa de los nucleones es un tema de investigación importante en los estudios de la estructura de los nucleones y la cromodinámica cuántica.
Según investigaciones anteriores, la mayor parte de la masa de los quarks dentro de los protones proviene de sus quarks constituyentes (dos quarks UP (u) y uno DOWN (d)), y las contribuciones de otros tipos de quarks se consideran insignificantes. Investigaciones recientes indican que los protones pueden contener especies de quarks más pesados. No obstante, la evidencia experimental directa es insuficiente para respaldar la influencia significativa de los quarks pesados (quarks STRANGE (s), quarks CHARM (c) y quarks BOTTOM (b)) sobre la masa de los protones.
Al establecer una relación entre la energía de anomalía cuántica de los protones y el término sigma total, que incluye las contribuciones de los quarks ligeros y pesados a la masa de los protones, los investigadores del IMP extrajeron el término sigma de los datos experimentales con mesones vectoriales cerca del umbral de fotoproducción.
Revelaron quarks pesados con términos sigma más altos de lo esperado, aproximadamente 337 MeV (ajuste dipolar) y 455 MeV (ajuste exponencial), que representan entre el 36% y el 48% de la masa total de protones (938 MeV). El valor distinto de cero, o el ajuste exponencial, tiene una significación estadística de alrededor de siete desviaciones estándar, lo que equivale a una probabilidad del 99,999999999744%.
Además, la utilización de datos de dos grupos experimentales, con el método de prueba Kolmogorov-Smirnov (La prueba de Kolmogórov-Smirnov, también conocida como prueba K-S, es una prueba no paramétrica utilizada en estadística para determinar la bondad de ajuste de dos distribuciones de probabilidad entre sí), afirmó la compatibilidad del término sigma extraído de ambos conjuntos de datos.
Este estudio proporciona nuevos observables para la investigación de los próximos colisionadores de iones de electrones (EIC) y proporciona conocimientos novedosos para futuras investigaciones sobre los orígenes de la masa de protones.
REFERENCIAS
Unraveling proton strangeness: Determination of the strangeness sigma term with statistical significance, Physical Review: https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.109.036034
