Dois estudos independentes iluminaram subestruturas inesperadas nos componentes fundamentais de toda a matéria. Os resultados preliminares usando um novo método de marcação podem explicar a origem do paradoxo nuclear de longa data conhecido como efeito EMC. Enquanto isso, os autores compartilharão os próximos passos após a observação recente da antimatéria assimétrica no próton.
Ambos os grupos discutirão seus experimentos no Thomas Jefferson National Accelerator Facility e no Fermilab do DOE durante a reunião de outono de 2021 da Divisão de Física Nuclear APS.
Um estudo apresenta novas evidências sobre o efeito EMC, identificado há quase 40 anos quando pesquisadores do CERN descobriram algo surpreendente: prótons e nêutrons ligados a um núcleo atômico podem mudar sua composição interna de quarks e glúons. Mas por que tais modificações surgem, e como prevê-las, permanece desconhecido.
Pela primeira vez, os cientistas mediram o efeito EMC marcando nêutrons espectadores, dando um passo importante para resolver o mistério.
“Apresentamos os resultados de uma nova medição transformativa de um novo observável que fornece uma visão direta sobre a origem do efeito EMC”, disse Tyler T. Kutz, pesquisador de pós-doutorado no Massachusetts Institute of Technology e Zuckerman Postdoctoral Scholar na Universidade de Tel Aviv, quem irá revelar os resultados na reunião.
Dentro do detector de nêutrons de ângulo reverso (BAND) no Laboratório de Jefferson, nêutrons espectadores marcados “dividem” a função de onda nuclear em diferentes seções. Este processo mapeia como o momento e a densidade afetam a estrutura dos núcleons ligados.
A equipe descobriu efeitos consideráveis e imprevisíveis. As observações preliminares oferecem evidências diretas de que o efeito EMC está conectado com flutuações de núcleos de alta densidade local e alto momento.
“Os resultados têm implicações importantes para a nossa compreensão da estrutura QCD da matéria visível”, disse Efrain Segarra, um estudante de pós-graduação do MIT que trabalha no experimento. A pesquisa pode lançar luz sobre a natureza do confinamento, fortes interações e a composição fundamental da matéria.
Uma equipe do Fermilab encontrou evidências de que a assimetria da antimatéria também desempenha um papel crucial nas propriedades do nucleon – uma observação marcante publicada no início deste ano na Nature. Uma nova análise indica que, no caso mais extremo, um único antiquark pode ser responsável por quase metade do momento de um próton.
“Este resultado surpreendente mostra claramente que mesmo em frações de momento elevado, a antimatéria é uma parte importante do próton”, disse Shivangi Prasad, pesquisador do Laboratório Nacional de Argonne. “Isso demonstra a importância de abordagens não perturbativas para a estrutura do bloco de construção básico da matéria, o próton.”
Prasad discutirá o experimento SeaQuest que encontrou mais antiquarks “down” do que antiquarks “up” dentro do próton. Ela também compartilhará pesquisas preliminares sobre distribuições de quarks do mar e glúons.
“A SeaQuest Collaboration olhou dentro do próton batendo um feixe de prótons de alta energia em alvos feitos de hidrogênio (essencialmente prótons) e deutério (núcleos contendo prótons e nêutrons únicos)”, disse Prasad.
“Dentro do próton, quarks e antiquarks são mantidos juntos por forças nucleares extremamente fortes – tão grandes que podem criar pares de quarks antimatéria-matéria a partir do espaço vazio!” ela explicou. Mas os pares subatômicos existem apenas por um breve momento antes de serem aniquilados.
Os resultados do antiquark renovaram o interesse em várias explicações anteriores para a assimetria da antimatéria no próton. Prasad planeja discutir medidas futuras que possam testar os mecanismos propostos.
Publicado em 15/10/2021 09h01
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