Fysiker tittar inuti deuteroner för att förstå hur vår materia är sammanklistrad

Forskare har hittat ett sätt att "se" inuti deuteroner, de enklaste atomkärnorna, för att bättre förstå "limmet"

som håller ihop materiens byggstenar.Forskare kolliderade fotoner (ljuspartiklar) med deuteroner, som består av bara en proton bunden till en neutron. Under denna process fungerar fotoner som en röntgenstråle. Detta ger forskare en uppfattning om hur gluoner är ordnade inuti deuteronet. Sådana kollisioner kan också slita isär en deuteron, vilket är hur fysiker förstår vad som håller ihop en proton och neutron.

I en ny studie, forskareav STAR Collaboration undersökte befintliga data om deuteron-guld-kollisioner vid Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), ett US Department of Energy-användaranläggning. Vid RHIC kan forskare använda fotoner som omger snabbrörliga guldjoner för att studera gluonernas roll. Genom att studera gluonernas dynamik i deuteronet, den enklaste atomkärnan, får forskare insikt i hur fördelningen och beteendet hos gluoner som kraftbärande partiklar förändras när kärnorna blir mer komplexa.

I RHIC-kollisioner studerade i den härI arbetet använde forskarna STAR-detektorn för att spåra hur mycket momentum som överfördes från gluonerna inuti deuteronet till partiklarna som skapades som ett resultat av dessa interaktioner. Eftersom denna momentumöverföring är relaterad till var gluoner finns inuti kärnan, använde fysiker dessa data för att kartlägga fördelningen av gluoner i deuteronet. Dessutom avleder varje foton-gluon-interaktion också deuteronet och bryter ibland isär det. STAR spårade "observatörsneutronerna" som uppstod från detta förfall för att lära sig mer om hur gluoner håller ihop dessa kärnor.

Att studera deuteron, den enklaste kärnan i naturen,forskare får insikt i de mer komplexa atomkärnor som utgör praktiskt taget all synlig materia i universum. Sådana studier hjälper till att förklara hur kärnor uppstår från kvarkar och gluoner och hur kärnmassor dynamiskt genereras av gluoner. Deuteroner spelar också en viktig roll i energiproduktionen inuti solen, som börjar med sammansmältningen av två protoner för att bilda en deuteron. Att studera deuteroner hjälper forskare att förstå fusionsreaktioner och återskapa dem här på jorden för att producera ren elektricitet.

Förstå gluonernas roll i kärnämnekommer att vara i fokus för Electron Ion Collider (EIC), en ny anläggning som är i planeringsstadiet vid Brookhaven National Laboratory. EIC kommer att använda fotoner som genereras av elektroner för att studera fördelningen av gluoner inom protoner och kärnor, och för att studera kraften som håller ihop protoner och neutroner för att bilda kärnor.

Läs mer:

En övertygande ny teori dyker upp om varför mayacivilisationen kollapsade

Överljudsplanet kommer att flyga med en hastighet av 2 000 km/h och korsa havet på 3,5 timmar

Arkeologrobot dyker 1 000 meter under vattnet för att inspektera ett sjunket skepp