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    Mais do que a soma de suas partes:o Experimento ATLAS olha dentro do próton

    Seção transversal inclusiva medida do jato em função do momento transversal do jato. As medições são comparadas com cálculos teóricos. Crédito:ATLAS Collaboration / CERN

    Descoberto há quase 100 anos por Ernest Rutherford, o próton foi uma das primeiras partículas a ser estudada em profundidade. No entanto, ainda há muito sobre isso que permanece um mistério. De onde vem sua massa e rotação? Do que isso é feito? Para responder a essas perguntas, físicos do Experimento ATLAS estão usando "jatos" de partículas emitidas pelo Large Hadron Collider (LHC) como uma lupa para examinar a estrutura interna do próton.

    A estrutura do próton e sua dinâmica são descritas pela teoria das interações fortes, cromodinâmica quântica (QCD). Ele descreve o próton (e outros hádrons) como um sistema de partículas elementares, neste caso, quarks e glúons. QCD explica como esses quarks e glúons interagem e, consequentemente, o que emerge de colisões próton-próton de alta energia no LHC.

    Uma das características notáveis ​​do QCD é que quarks e glúons não podem ser observados como partículas livres. Em vez de, eles sempre se ligam aos hádrons. O QCD também prevê que "jatos" de hádrons produzidos em colisões do LHC irão voar para longe do ponto de interação em algumas direções distintas. Essas direções correspondem às dos quarks e glúons originais.

    A probabilidade de observar um jato com certas propriedades cinemáticas (chamadas de "seção transversal") pode ser calculada em QCD. Há uma probabilidade maior de produzir um jato com baixo momento transversal do que produzir um jato com alto momento transversal.

    O detector ATLAS mede jatos em uma ampla gama de momentos transversais, com a taxa de produção variando em mais de 10 ordens de magnitude. Bilhões de jatos com um momento transversal de 100 GeV foram detectados, no entanto, até agora vimos apenas alguns jatos de 2 TeV. Um sucesso notável do QCD é que ele é capaz de descrever essa ampla gama de energias com tanta precisão!

    Em um artigo recém-lançado, Os físicos do ATLAS contaram quantos jatos de um determinado momento transversal havia nos dados de 2012. Isso foi então comparado com várias previsões teóricas e concluiu-se que estava de acordo. Espera-se que esses resultados restrinjam os parâmetros da estrutura do próton.

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