Um experimento que visa obter um novo insight sobre a força que une todas as matérias concluiu recentemente sua primeira fase de coleta de dados no Thomas Jefferson National Accelerator Facility do Departamento de Energia dos EUA.

O Experimento de Excitações Gluônicas, ou GlueX, é projetado para produzir e estudar mésons híbridos, que são partículas construídas da mesma matéria que prótons e nêutrons comuns:quarks unidos pela "cola" da força forte. Mas, ao contrário dos mésons comuns, a cola em mésons híbridos se comporta de maneira diferente, contribuindo ativamente para as propriedades das partículas.

"Um mesão é um quark e um antiquark unidos. Nosso entendimento é que a cola os mantém juntos, e essa cola se manifesta como um campo entre os quarks. Um méson híbrido é aquele com um forte campo gluônico sendo excitado, "disse Curtis Meyer, professor de física na Carnegie Mellon University e porta-voz do experimento GlueX.

Ter um vislumbre da ação aberta da força forte em mésons híbridos oferecerá aos físicos nucleares uma nova perspectiva sobre como as partículas subatômicas são construídas pela força forte. Também oferece uma oportunidade única de explorar "o confinamento de quark - por que nenhum quark jamais foi encontrado sozinho.

A primeira fase deste experimento foi concluída com sucesso no final de novembro. Tudo começou em 2016 e completou quatro períodos de execução, coleta de mais de quatro petabytes de dados para análise.

"Até agora, dados dos dois primeiros deles, que é cerca de 20 por cento de todos os dados, foram analisados, "Meyer disse.

Ele disse que nenhum méson híbrido foi identificado nos dados - embora tal resultado não seja surpreendente neste estágio da análise. O experimento GlueX foi projetado para produzir o espectro de mésons, incluindo mésons híbridos, para estudo para aprender mais sobre confinamento de quark e o papel da força forte neste fenômeno. Na análise atual, a colaboração já identificou vários outros membros do espectro de mésons que eles esperavam ver.

"E os primeiros resultados da física já foram comunicados à comunidade em um artigo de jornal e em muitas apresentações em conferências, "Meyer disse.

Mais publicações estão nos estados de revisão final e espera-se que apareçam em 2019. Além disso, Meyer disse que a colaboração GlueX está ansiosa para conduzir sua pesquisa com todo o conjunto de dados da primeira fase, uma meta que está sendo construída há duas décadas.

"Estou surpreso. Há mais de 20 anos que trabalhamos para chegar a esse ponto, e agora finalmente temos a primeira rodada de dados, "disse Meyer." Agora, estamos trabalhando na análise de dados para ver o que podemos aprender. "

A próxima fase do GlueX está prevista para começar no outono de 2019. Nessa fase, um sistema detector adicional, chamado GlueX DIRC, para detecção de detector de luz Cherenkov refletido internamente, está sendo instalado para atualizar a capacidade do experimento de identificar positivamente diferentes tipos de mésons pelos tipos de quarks que eles contêm.

O experimento foi possível graças à atualização de 12 GeV recentemente concluída da Instalação do Acelerador de Feixe de Elétrons Contínuo do laboratório, um DOE Office of Science User Facility para física nuclear. A atualização de 12 GeV CEBAF foi de US $ 338 milhões, projeto plurianual para triplicar a energia operacional original do CEBAF para investigar a estrutura de quarks do núcleo do átomo. A atualização foi concluída em 2017 e dedicada no início deste ano.