Pesquisadores da NC State University determinaram a probabilidade de encontrar um glúon dentro do píon. O Resumo reuniu-se com o estudante de graduação e autor principal Patrick Barry e seu consultor de pesquisa Chueng Ji, professor de física na NC State, para falar sobre o que essa descoberta significa para nossa compreensão de como o universo funciona.

O RESUMO (TA):O que são glúons e píons? Que papel eles desempenham no universo?

BARRY / JI:Glúons e píons são ingredientes essenciais para a compreensão da estabilidade do núcleo no centro do átomo. Os glúons são a "cola" que une os quarks e anti-quarks dentro do próton e do nêutron, chamados coletivamente de núcleons, que são os blocos de construção de todos os núcleos. Os píons medeiam as interações entre os núcleons dentro do núcleo, enquanto os próprios píons são também os estados-limite de um quark e um anti-quark colados pelos glúons. A estabilidade do núcleo dentro do átomo é essencialmente devido ao equilíbrio das forças nucleares de curto alcance entre os núcleos dentro do núcleo, e os píons desempenham um papel crucial na mediação dessas forças nucleares de curta distância para estabilizar o núcleo, enquanto os glúons desempenham um papel crucial na formação de núcleons e píons. Sem glúons e píons, os átomos não seriam estáveis ​​e o universo como o conhecemos provavelmente não existiria.

TA:Antes deste trabalho, Alguém conseguiu encontrar evidências de glúons dentro de píons?

BARRY / JI:Sim, tem havido esforços experimentais e teóricos para encontrar a evidência de glúons dentro de píons. Em particular, o acelerador de alta energia no laboratório CERN conduziu colisões de píons e núcleos, que forneceu evidências claras de glúons dentro do píon, bem como do núcleon.

TA:Como você detecta partículas que são impossíveis de ver?

BARRY / JI:Esta é uma das questões mais interessantes e cruciais da física nuclear e de partículas. Embora possamos ver a matéria ao nosso redor facilmente durante o dia, é impossível ver as coisas sem luz. Na noite escura, no entanto, ainda se pode reconhecer o que está ao nosso redor agarrando, tocando, etc. Da mesma forma, usa-se e / ou desenvolve todos os tipos de vários meios para detectar partículas que são impossíveis de ver. De fato, uma das razões pelas quais os aceleradores de alta energia como o do CERN são construídos é para detectar partículas impossíveis de ver. Hoje em dia, percebemos que a porção de matéria visível no universo é inferior a 5 por cento e o resto do universo é preenchido com a chamada matéria escura (cerca de 25 por cento) e energia escura (cerca de 70 por cento) que interagem apenas gravitacionalmente. Os cientistas precisam desenvolver maneiras mais diversas de detectar partículas que parecem impossíveis de ver, a fim de explorar mais profundamente a natureza real do universo.

TA:Suas descobertas indicam que o glúon carrega uma quantidade substancial do momentum do píon. Porque é importante saber isso, e como isso ajudará os físicos de partículas?

BARRY / JI:Descobrir quanto do momentum do píon é transportado pelo glúon é importante para entender a dinâmica dos glúons. Quarks e anti-quarks dentro do píon são colados por glúons tão fortemente que nenhum quark ou anti-quark individual pode escapar do píon - o que significa que nenhum quark ou anti-quark isolado pode ser detectado por si mesmo. Este mecanismo de confinamento do glúon ainda não é completamente compreendido. Contudo, os pesquisadores estão trabalhando para simular a dinâmica dos glúons e outras interações nucleares fortes. A teoria fundamental dessas interações é chamada de cromodinâmica quântica (QCD). Os cientistas simulam numericamente a dinâmica do glúon para entender o QCD. É por isso que saber o momento do glúon dentro do píon é importante:o momento total transportado pelo píon é compartilhado pelos quarks, anti-quarks e glúons, chamados coletivamente de partons. Nossas descobertas são importantes para descobrir a dinâmica de compartilhamento de momento por cada parton dentro do píon. Isso nos ajuda a entender a verdadeira natureza da QCD.

TA:Quais são os próximos passos para esta pesquisa?

BARRY / JI:Nossas próximas etapas para esta pesquisa são incorporar mais pools de dados de píons, incluindo dados futuros do Jefferson Laboratory nas proximidades, com análises QCD mais profundas para entender como cada parton é distribuído dentro do píon. Nossa pesquisa futura forneceria análises QCD mais globais para determinar a distribuição de cada parton dentro do píon, bem como no nucleon e até mesmo no núcleo.

O trabalho aparece em Cartas de revisão física .