Os prótons são conhecidos por conter quarks e glúons. Mas os glúons estão se comportando conforme o esperado?

Cientistas do TOTEM (Total, (medição de seção transversal elástica e difrativa) colaboração pode ter encontrado evidências indiretas de um composto glúon subatômico em colisões próton-próton. Teorizado pela primeira vez na década de 1970, tal estado, então apelidado de "Odderon, "consiste em um número ímpar de glúons.

Usualmente, os prótons que colidem no LHC se quebram e criam novas partículas. Porém, às vezes, em cerca de 25 por cento do tempo, eles sobrevivem ao encontro intactos. Em vez de quebrar em pedaços, eles apenas mudam de direção e emergem do detector em ângulos muito pequenos para o tubo de luz - seu desvio a uma distância de 200 metros é da ordem de um milímetro. Esse tipo de interação é chamado de "espalhamento elástico" e é a especialidade do TOTEM, A experiência mais longa do CERN. Para ser capaz de detectar os prótons sobreviventes, seus detectores estão espalhados por quase meio quilômetro ao redor do ponto de interação do CMS.

Os quarks no próton são ligados por glúons, os portadores da força forte. Os físicos explicaram com sucesso o espalhamento elástico na transferência de baixo momento e altas energias com a troca de um "Pomeron, "que na linguagem moderna é um estado de dois glúons unidos.

O TOTEM mediu com precisão o processo de espalhamento elástico a 13 TeV para extrair a probabilidade total de colisões próton-próton, bem como o chamado parâmetro rho que ajuda a explicar a diferença no espalhamento próton-próton e antipróton-próton.

Combinando essas duas medidas, TOTEM encontra melhor concordância com modelos teóricos que indicam a troca de três glúons agregados. Embora essa troca tenha sido prevista pela teoria da Cromodinâmica Quântica (QCD) na década de 1980, nenhuma evidência experimental foi apresentada até o momento.

As medições também sugerem uma desaceleração da probabilidade total de espalhamento de energia. Embora seja de alguma forma esperado com a energia mais alta, não houve indicação de tal efeito em dados anteriores.

"Essas medições exploram pela primeira vez o comportamento dos prótons em interações elásticas na energia máxima de 13 TeV. Esses resultados obtidos com uma precisão recorde foram possíveis graças ao excelente desempenho dos detectores TOTEM e às capacidades excepcionais do Large Hadron Collider , "observou Simone Giani, o porta-voz do TOTEM.

Se três glúons realmente formassem um composto, deve aparecer em outros experimentos de espalhamento. Os físicos estão, portanto, ansiosos por experimentos dedicados para estabelecer se tal composto está realmente sendo formado. A fim de explorar e confirmar as interpretações teóricas, um próton especial do LHC executado a uma energia de 900 GeV está planejado para ocorrer em 2018 para coletar mais dados e envolverá também outros experimentos do LHC.