I ricercatori della NC State University hanno determinato la probabilità di trovare un gluone all'interno del pione. The Abstract si è seduto con lo studente laureato e autore principale Patrick Barry e il suo consulente di ricerca Chueng Ji, professore di fisica alla NC State, per parlare di cosa significa questa scoperta per la nostra comprensione di come funziona l'universo.

L'ABTRACT (TA):Cosa sono i gluoni ei pioni? Che ruolo hanno nell'universo?

BARRY/JI:Gluoni e pioni sono ingredienti essenziali per comprendere la stabilità del nucleo al centro dell'atomo. I gluoni sono la "colla" che legano i quark e gli anti-quark all'interno del protone e del neutrone, chiamati collettivamente nucleoni, che sono gli elementi costitutivi di tutti i nuclei. I pioni mediano le interazioni tra i nucleoni all'interno del nucleo, mentre i pioni stessi sono anche gli stati legati di un quark e un anti-quark incollati dai gluoni. La stabilità del nucleo all'interno dell'atomo è essenzialmente dovuta all'equilibrio delle forze nucleari a corto raggio tra i nucleoni all'interno del nucleo, e i pioni svolgono un ruolo cruciale nel mediare quelle forze nucleari a breve distanza per stabilizzare il nucleo mentre i gluoni svolgono un ruolo cruciale nella formazione di nucleoni e pioni. Senza gluoni e pioni, gli atomi non sarebbero stabili e l'universo come lo conosciamo probabilmente non esisterebbe.

TA:Prima di questo lavoro, qualcuno era riuscito a trovare prove di gluoni all'interno dei pioni?

BARRY/JI:Sì, ci sono stati sforzi sia sperimentali che teorici per trovare l'evidenza dei gluoni all'interno dei pioni. In particolare, l'acceleratore ad alta energia del laboratorio del CERN ha condotto collisioni di pioni e nucleoni, che ha fornito una chiara evidenza di gluoni all'interno del pione e del nucleone.

TA:Come si fa a rilevare particelle impossibili da vedere?

BARRY/JI:Questa è una delle domande più interessanti e cruciali nella fisica nucleare e delle particelle. Mentre possiamo vedere facilmente la materia intorno a noi durante il giorno, è impossibile vedere le cose senza luce. Nella notte oscura, tuttavia, si può ancora riconoscere ciò che ci circonda afferrando, toccante, ecc. Allo stesso modo, si usano e/o si sviluppano tutti i tipi di vari mezzi per rilevare particelle che sono impossibili da vedere. Infatti, uno dei motivi per cui vengono costruiti acceleratori ad alta energia come quello del CERN è il rilevamento di particelle impossibili da vedere. Oggi, ci rendiamo conto che la porzione di materia visibile nell'universo è inferiore al 5 percento e il resto dell'universo è pieno di cosiddetta materia oscura (circa il 25 percento) ed energia oscura (circa il 70 percento) che interagiscono solo gravitazionalmente. Gli scienziati devono escogitare modi più diversi di rilevare particelle che sembrano impossibili da vedere per esplorare più profondamente la vera natura dell'universo.

TA:Le tue scoperte indicano che il gluone trasporta una notevole quantità di quantità di moto del pione. Perché è importante sapere, e come aiuterà i fisici delle particelle?

BARRY/JI:Trovare la quantità di moto del pione trasportata dal gluone è importante per comprendere la dinamica dei gluoni. I quark e gli anti-quark all'interno del pione sono incollati dai gluoni in modo così forte che nessun singolo quark o anti-quark può sfuggire dal pione, il che significa che nessun quark o anti-quark isolato può essere rilevato da solo. Questo meccanismo di confinamento dei gluoni non è ancora completamente compreso. Però, i ricercatori stanno lavorando per simulare la dinamica dei gluoni e di altre forti interazioni nucleari. La teoria fondamentale di queste interazioni è chiamata cromodinamica quantistica (QCD). Gli scienziati simulano numericamente la dinamica dei gluoni per comprendere la QCD. Ecco perché è importante conoscere la quantità di moto del gluone all'interno del pione:la quantità di moto totale trasportata dal pione è condivisa dai quark, anti-quark e gluoni, chiamati collettivamente partoni. I nostri risultati sono importanti per capire le dinamiche di condivisione del momento da parte di ciascun partone all'interno del pione. Ci aiuta a capire la vera natura di QCD.

TA:Quali sono i prossimi passi per questa ricerca?

BARRY/JI:I nostri prossimi passi per questa ricerca sono incorporare più pool di dati sui pioni, inclusi i dati imminenti dal vicino Jefferson Laboratory con analisi QCD più approfondite per capire come ogni partone è distribuito all'interno del pione. La nostra ricerca futura fornirebbe analisi QCD più globali per determinare la distribuzione di ciascun partone all'interno del pione, del nucleone e persino del nucleo.

L'opera appare in Lettere di revisione fisica .