Gli scienziati hanno trovato un modo per "vedere" all'interno dei deuteroni, i nuclei atomici più semplici, per comprendere meglio la "colla" che tiene insieme i mattoni della materia. I nuovi risultati provengono dalle collisioni di fotoni (particelle di luce) con deuteroni, che sono costituiti da un solo protone legato a un neutrone. In queste collisioni, i fotoni agiscono come un raggio di raggi X per fornire il primo assaggio di come le particelle chiamate gluoni sono disposte all'interno del deuterone. Queste collisioni possono anche spezzare il deuterone, fornendo informazioni su ciò che tiene insieme il protone e il neutrone.

Studiando il deuterone, il nucleo più semplice in natura, gli scienziati acquisiscono una comprensione dei nuclei atomici più complessi che costituiscono essenzialmente tutta la materia visibile nell'universo. Questa ricerca sui deuteroni aiuta a spiegare come i nuclei emergono da quark e gluoni e come le masse dei nuclei sono generate dinamicamente dai gluoni. I deuteroni svolgono anche un ruolo importante nella produzione di energia all'interno del sole, che inizia con due protoni che si fondono in un deuterone. Lo studio dei deuteroni può aiutare gli scienziati a comprendere meglio le reazioni di fusione. Ciò potrebbe portare a strategie per sfruttare l'energia da fusione per produrre elettricità sulla Terra.

In questo lavoro, gli scienziati della STAR Collaboration hanno esaminato i dati esistenti dalle collisioni deuterone-oro presso il Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), una struttura utente del Dipartimento dell'Energia (DOE). Al RHIC, i ricercatori possono utilizzare i fotoni che circondano gli ioni d'oro in rapido movimento per esaminare il ruolo dei gluoni. Studiando la dinamica dei gluoni nel deuterone, il nucleo atomico più semplice, gli scienziati acquisiscono una comprensione di come la distribuzione e il comportamento dei gluoni, come particelle portatrici di forza, cambiano quando i nuclei diventano più complessi. Nelle collisioni RHIC studiate in questo lavoro, gli scienziati hanno utilizzato il rivelatore STAR per tracciare la quantità di moto trasferita dai gluoni all'interno del deuterone alle particelle create in queste interazioni. Poiché quel trasferimento di quantità di moto si riferisce al punto in cui si trovano i gluoni all'interno del nucleo, gli scienziati hanno utilizzato i dati per mappare la distribuzione dei gluoni nel deuterone. Inoltre, ogni interazione fotone-gluone devia anche il deuterone e talvolta lo spezza. STAR ha monitorato i "neutroni spettatori" che sono venuti da questa rottura per saperne di più su come i gluoni tengono insieme questi nuclei.

Comprendere il ruolo dei gluoni nella materia nucleare sarà al centro dell'Electron-Ion Collider (EIC), una nuova struttura che è in fase di pianificazione presso il Brookhaven National Laboratory. L'EIC utilizzerà i fotoni generati dagli elettroni per sondare le distribuzioni di gluoni all'interno di protoni e nuclei e per studiare la forza che tiene insieme protoni e neutroni per formare i nuclei. + Esplora ulteriormente

I fisici 'brillano' di luce sui dettagli interni e sulla rottura del nucleo semplice