Un modello che presuppone protoni e neutroni più piccoli e una disposizione "più grumosa" di questi blocchi costitutivi (a sinistra) si adatta ai dati sperimentali sulla densità di energia iniziale nelle collisioni di ioni pesanti meglio di un modello con protoni più grandi, neutroni e struttura più liscia (a destra). Credito:Brookhaven National Laboratory
Può essere difficile immaginare che i detriti delle violente collisioni di ioni pesanti, che dissolvono i confini di protoni e neutroni e producono migliaia di nuove particelle, possano essere utilizzati per ottenere informazioni dettagliate sulle proprietà dei nucleoni. Tuttavia, nuovi progressi nei metodi sperimentali insieme a una migliore modellizzazione teorica lo hanno reso possibile. Basato su un modello all'avanguardia per i nuclei in collisione e l'evoluzione idrodinamica del plasma di quark-gluone prodotto nella collisione, una recente Lettere di revisione fisica lo studio dimostra che gli osservabili specifici sono fortemente sensibili alle dimensioni dei protoni e dei neutroni all'interno dei nuclei in collisione.
Il confronto del modello con i dati degli esperimenti indica anche che la distribuzione del gluone all'interno di protoni e neutroni è piuttosto grumosa, non così liscia e sferica come modellata utilizzando ipotesi ingenue. Misurazioni attuali e future utilizzando collisioni di diversi nuclei presso il Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), una struttura utente del Dipartimento di Energia (DOE) presso il Brookhaven National Laboratory e il Large Hadron Collider (LHC) presso il CERN, insieme a un sofisticato programma teorico , fornirà informazioni più dettagliate sulla distribuzione del gluone all'interno di protoni e neutroni, dentro e fuori i nuclei pesanti, e su come si comporta al variare dell'energia di collisione. Queste informazioni di fondamentale importanza saranno esplorate con una precisione ancora maggiore presso l'Electron-Ion Collider che sarà costruito a Brookhaven.
I nuclei degli atomi sono costituiti da protoni e neutroni, indicati collettivamente come nucleoni. I nucleoni a loro volta sono costituiti da quark e gluoni. Capire come questi blocchi costitutivi interni sono distribuiti all'interno dei nuclei può rivelare quanto grandi protoni e neutroni appaiano quando sondati ad alta energia. Questo lavoro ha utilizzato confronti tra calcoli del modello e nuovi dati di precisione da collisioni di ioni pesanti (contenenti molti protoni e neutroni) per accedere alla distribuzione dei gluoni e prevedere la dimensione del protone.
L'identificazione e la misurazione precisa dei fattori sensibili alla dimensione del nucleone aiuterà i fisici a descrivere in modo più accurato il plasma di quark-gluoni (QGP). Questa è una forma calda e densa di materia nucleare creata quando i singoli protoni e neutroni "si sciolgono" in pesanti collisioni di ioni, imitando le condizioni dell'universo primordiale. Questa conoscenza può eliminare significative incertezze sullo stato iniziale del QGP prodotto. Conoscere di più sullo stato iniziale di QGP fornisce input per i calcoli del modello che gli scienziati usano per dedurre la viscosità e altre proprietà del QGP. I risultati si aggiungono anche alle misurazioni della dimensione del protone basate sulla distribuzione dei quark all'interno del protone. + Esplora ulteriormente
