Um estudo liderado pelo Prof. Chen Xurong do Instituto de Física Moderna (IMP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) forneceu novos insights sobre as origens da massa do próton. Do ponto de vista experimental, os investigadores sugeriram que a influência dos quarks pesados ​​na massa do protão poderia ser maior do que os cientistas inicialmente pensavam. As descobertas foram publicadas na Physical Review D em 27 de fevereiro.



Os núcleons, compreendendo prótons e nêutrons, contribuem com mais de 99% da massa observável do universo. Os mecanismos subjacentes à massa do núcleon estão intrinsecamente ligados a fenômenos como anomalia de traço quântico, confinamento de cor e quebra dinâmica de simetria quiral. Conseqüentemente, sondar as origens da massa do núcleon é um importante tópico de pesquisa na estrutura do núcleon e nos estudos de cromodinâmica quântica.

Em estudos anteriores, foi postulado que a massa de quarks residentes nos prótons se origina predominantemente de seus quarks constituintes:dois quarks up e um quark down, sendo as contribuições de outros tipos de quark consideradas insignificantes. Investigações recentes sugeriram a possível presença de espécies de quarks mais pesados ​​dentro dos prótons. No entanto, não há evidência experimental direta suficiente para confirmar o impacto substancial dos quarks pesados ​​(quark estranho, quark charme e quark beleza) na massa do próton.

Neste estudo, ao estabelecer uma relação entre a energia da anomalia quântica dos prótons e o termo sigma total (incluindo contribuições de quarks leves e pesados ​​para a massa do próton), os pesquisadores do IMP extraíram o termo sigma de dados experimentais com méson vetorial próximo ao limiar foto- Produção.

Eles revelaram um termo sigma maior do que o previsto de quarks pesados, aproximadamente 337 MeV (ajuste dipolo) e 455 MeV (ajuste exponencial), constituindo 36% -48% da massa total de prótons (938 MeV). A significância estatística do valor diferente de zero (ajuste exponencial) atinge aproximadamente sete desvios padrão (equivalente a uma probabilidade de 99,999999999744%).

Além disso, a utilização de dados de dois grupos experimentais, com o método de teste Kolmogorov-Smirnov, afirmou a compatibilidade do termo sigma extraído de ambos os conjuntos de dados.

Este estudo oferece novos insights para futuras investigações sobre as origens da massa de prótons e fornece novos observáveis ​​para pesquisas sobre os próximos colisores de íons e elétrons (EICs).

Mais informações: Wei Kou et al, Desvendando a estranheza do próton:Determinação do termo sigma de estranheza com significância estatística, Revisão Física D (2024). DOI:10.1103/PhysRevD.109.036034
Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências