De onde o próton obtém seu spin? Essa questão intrigou os físicos desde que experimentos na década de 1980 revelaram que os quarks constituintes de um próton - os blocos de construção mais fundamentais dos núcleos atômicos - respondem por apenas cerca de um terço do spin de um próton. Colisões de prótons polarizados com spin no Colisor Relativístico de Íons Pesados ​​(RHIC), uma instalação de usuário do Departamento de Energia do Departamento de Ciência dos EUA para pesquisa de física nuclear no Laboratório Nacional de Brookhaven do DOE, estão ajudando a resolver este mistério.

Nicole Lewis, um físico do Brookhaven Lab, apresentará os últimos resultados do programa de spin RHIC em uma palestra convidada na Reunião de outono de 2021 da Divisão de Física Nuclear da APS em 12 de outubro, 2021. Os resultados serão publicados no mesmo dia em Cartas de revisão física .

"RHIC é o primeiro e único colisor do mundo capaz de executar feixes de prótons polarizados, "Disse Lewis." Isso significa que as medições de spin podem ser feitas com energias de colisão mais altas em comparação com experimentos anteriores com alvos fixos, como aqueles que revelaram o mistério do spin inicial. Em colisões onde o spin do próton aponta na direção do feixe (polarizado longitudinalmente), podemos estudar quanto do spin do próton se deve aos spins de seus quarks e glúons constituintes. "

Lewis apresentará novas medições das contribuições do quark e do gluon para o spin do próton com base nos dados dos detectores STAR e PHENIX do RHIC. Os glúons são as partículas portadoras de força semelhantes a glu que efetivamente "unem" os quarks dentro dos prótons e outros hádrons. RHIC é o primeiro recurso que permite estudos detalhados da contribuição do spin dos glúons.

A palestra de Lewis também incluirá novos resultados de colisões de prótons polarizados transversalmente - onde o spin do próton está alinhado em uma direção "para cima". Essas colisões permitem que os cientistas investiguem a estrutura interna tridimensional do próton.

Além disso, Lewis irá discutir futuras oportunidades de medição de spin usando uma recente "atualização progressiva" do STAR e o próximo experimento sPHENIX - uma grande transformação do PHENIX - que está programado para começar a coletar dados em 2023.