Dove prende la rotazione il protone? Questa domanda ha lasciato perplessi i fisici da quando gli esperimenti negli anni '80 hanno rivelato che i quark costituenti di un protone, i mattoni fondamentali dei nuclei atomici, rappresentano solo circa un terzo dello spin di un protone. Collisioni di protoni spin-polarizzati al Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), una struttura per gli utenti dell'Ufficio della scienza del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti per la ricerca sulla fisica nucleare presso il Brookhaven National Laboratory del DOE, stanno aiutando a risolvere questo mistero.

Nicole Lewis, un fisico di Brookhaven Lab, presenterà gli ultimi risultati del programma di spin RHIC in una conferenza su invito alla riunione autunnale 2021 della divisione APS di fisica nucleare il 12 ottobre, 2021. I risultati saranno pubblicati lo stesso giorno in Lettere di revisione fisica .

"RHIC è il primo e unico collisore al mondo in grado di far funzionare fasci di protoni polarizzati, "Ciò significa che le misurazioni dello spin possono essere eseguite a energie di collisione più elevate rispetto ai precedenti esperimenti con obiettivi fissi come quelli che hanno rivelato il mistero dello spin iniziale". Nelle collisioni in cui lo spin del protone punta nella direzione del raggio (polarizzato longitudinalmente), possiamo studiare quanto dello spin del protone è dovuto agli spin dei suoi quark e gluoni costituenti."

Lewis presenterà nuove misurazioni dei contributi di quark e gluoni allo spin del protone sulla base dei dati dei rivelatori STAR e PHENIX di RHIC. I gluoni sono le particelle portatrici di forza simili alla colla che effettivamente "incollano" insieme i quark all'interno di protoni e altri adroni. RHIC è la prima struttura che consente studi dettagliati del contributo di spin dei gluoni.

Il discorso di Lewis includerà anche nuovi risultati da collisioni di protoni polarizzati trasversalmente, in cui lo spin del protone è allineato in una direzione "verso l'alto". Queste collisioni consentono agli scienziati di sondare la struttura interna tridimensionale del protone.

Inoltre, Lewis discuterà le future opportunità di misurazione dello spin utilizzando un recente "aggiornamento in avanti" a STAR e l'imminente esperimento sPHENIX, un'importante trasformazione di PHENIX, che dovrebbe iniziare a raccogliere dati nel 2023.