Fig. 1. Processo de fotoprodução do méson do vetor próximo ao limiar no alvo do próton. Crédito:KOU Wei
Os pesquisadores recentemente extraíram o raio da massa do próton de dados experimentais. Um grupo de pesquisa do Instituto de Física Moderna (IMP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) apresentou uma análise do raio de massa do próton em Revisão Física D em 11 de maio. O raio da massa do próton é determinado como 0,67 ± 0,03 femtômetros, que é obviamente menor do que o raio de carga do próton.
No modelo padrão, o próton é uma partícula composta feita de quarks e glúons e tem um tamanho diferente de zero. O raio do próton é uma propriedade global e fundamental do próton. Está relacionado ao raio de confinamento da cor - uma propriedade governada pela cromodinâmica quântica (QCD).
O raio do próton é de aproximadamente 100, 000 vezes menor que a do átomo, e os tamanhos do quark e do glúon são várias ordens menores que o raio do próton. Os cientistas usam várias distribuições para descrever a forma do próton, como distribuição de carga e distribuição em massa.
O raio de carga do próton foi medido com precisão pelos cientistas por meio do deslocamento de Lamb do hidrogênio muônico ou do espalhamento elástico elétron-próton de alta energia, com o valor médio de 0,8409 ± 0,0004 femtômetros fornecidos pelo Particle Data Group. No entanto, o conhecimento das propriedades gravitacionais do próton, como o raio da massa do próton, ainda é muito limitado.
"De acordo com estudos teóricos recentes de Dmitri Kharzeev, o raio da massa do próton está relacionado ao fator de forma escalar gravitacional do próton, "disse o Dr. Wang Rong, primeiro autor do artigo. Ao investigar os dados de fotoprodução de méson vetorial para ômega, phi e J / psi do experimento SAPHIR (Spectrometer Arrangement for PHoton Induced Reactions) na Universidade de Bonn, o experimento LEPS (Laser Electron Photons) na instalação SPring-8, e o experimento GlueX no Jefferson Lab, os pesquisadores determinaram o fator de forma gravitacional escalar e o raio da massa do próton.
Fig. 2. Raio de massa do próton extraído de dados experimentais. Crédito:Revisão Física D
Enquanto isso, Prof. Dmitri Kharzeev, um físico teórico da Stony Brook University, obteve um resultado semelhante usando dados GlueX J / psi. O raio da massa do próton foi estimado em 0,55 ± 0,03 femtômetros.
"Ambos os resultados podem ser os primeiros valores do raio da massa do próton com evidências experimentais, "disse Wang." A determinação do raio da massa do próton melhorará nossa compreensão das origens da massa do próton e do mecanismo de confinamento de cores da interação forte. "
Muitas perguntas ainda permanecem. "O menor raio de massa implica que a distribuição de massa é significativamente diferente da distribuição de carga do próton, "disse o Prof. Chen Xurong, pesquisador do IMP.
Os cientistas estão agora tentando obter uma imagem mais clara do raio da massa do próton e da estrutura do próton. O experimento GlueX no Jefferson Lab fornecerá mais dados em um futuro próximo. Ainda mais emocionante, futuros colisores de íons de elétrons nos Estados Unidos e na China fornecerão dados de eletroprodução de mésons do vetor Upsilon para que os pesquisadores entendam melhor essas questões.
