Physiker schauen in Deuteronen hinein, um zu verstehen, wie unsere Materie zusammengeklebt ist

Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, in das Innere von Deuteronen, den einfachsten Atomkernen, zu „schauen“, um den „Klebstoff“ besser zu verstehen.

welches die Bausteine ​​der Materie zusammenhält.Wissenschaftler ließen Photonen (Lichtteilchen) mit Deuteronen kollidieren, die nur aus einem Proton bestehen, das an ein Neutron gebunden ist. Dabei wirken Photonen wie Röntgenstrahlen. Dies gibt Wissenschaftlern eine Vorstellung davon, wie Gluonen im Deuteron angeordnet sind. Solche Kollisionen können auch ein Deuteron zerreißen, so verstehen Physiker, was ein Proton und ein Neutron zusammenhält.

In einer neuen Studie, Wissenschaftlerder STAR-Kollaboration untersuchte vorhandene Daten zu Deuteron-Gold-Kollisionen am Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), einer Nutzereinrichtung des US-Energieministeriums. Am RHIC können Forscher Photonen nutzen, die sich schnell bewegende Goldionen umgeben, um die Rolle von Gluonen zu untersuchen. Durch die Untersuchung der Dynamik von Gluonen im Deuteron, dem einfachsten Atomkern, gewinnen Wissenschaftler Erkenntnisse darüber, wie sich die Verteilung und das Verhalten von Gluonen als krafttragende Teilchen ändern, wenn die Kerne komplexer werden.

In RHIC-Kollisionen, die hier untersucht werdenIn ihrer Arbeit verfolgten die Wissenschaftler mithilfe des STAR-Detektors, wie viel Impuls von den Gluonen im Deuteron auf die durch diese Wechselwirkungen erzeugten Teilchen übertragen wurde. Da diese Impulsübertragung davon abhängt, wo sich die Gluonen im Kern befinden, verwendeten Physiker diese Daten, um die Verteilung der Gluonen im Deuteron zu kartieren. Darüber hinaus lenkt jede Photon-Gluon-Wechselwirkung auch das Deuteron ab und bricht es manchmal auseinander. STAR verfolgte die „Beobachterneutronen“, die aus diesem Zerfall hervorgingen, um mehr darüber zu erfahren, wie Gluonen diese Kerne zusammenhalten.

Das Studium des Deuterons, des einfachsten Kerns in der Natur,Wissenschaftler erhalten Einblicke in die komplexeren Atomkerne, aus denen praktisch die gesamte sichtbare Materie im Universum besteht. Solche Studien helfen zu erklären, wie aus Quarks und Gluonen Kerne entstehen und wie Gluonen dynamisch Kernmassen erzeugen. Deuteronen spielen auch eine wichtige Rolle bei der Energieerzeugung im Inneren der Sonne, die mit der Verschmelzung zweier Protonen zu einem Deuteron beginnt. Die Untersuchung von Deuteronen hilft Wissenschaftlern, Fusionsreaktionen zu verstehen und sie hier auf der Erde nachzubilden, um sauberen Strom zu erzeugen.

Verständnis der Rolle von Gluonen in der Kernmateriewird im Mittelpunkt des Electron Ion Collider (EIC) stehen, einer neuen Anlage, die sich im Brookhaven National Laboratory in der Planungsphase befindet. Das EIC wird von Elektronen erzeugte Photonen verwenden, um die Verteilung von Gluonen in Protonen und Kernen zu untersuchen und um die Kraft zu untersuchen, die Protonen und Neutronen zusammenhält, um Kerne zu bilden.

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