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    El núcleo:próximamente en 3-D

    La cámara de proyección de tiempo radial, mostrado instalado en el Salón Experimental B de Jefferson Lab, fue construido para medir los núcleos de helio-4 en el experimento. Esta medición demuestra que ahora es posible obtener imágenes tridimensionales de la estructura interna del núcleo. Crédito:Departamento de Energía de EE. UU.

    Los médicos han utilizado durante mucho tiempo las tomografías computarizadas para obtener imágenes tridimensionales del funcionamiento interno del cuerpo humano. Ahora, Los físicos están trabajando para obtener sus primeras tomografías computarizadas del funcionamiento interno del núcleo. Una medición de quarks en núcleos de helio demuestra que ahora es posible obtener imágenes en 3D de la estructura interna del núcleo.

    Nathan Baltzell es investigador postdoctoral en la Instalación Aceleradora Nacional Thomas Jefferson del Departamento de Energía en Newport News. Va. Dice que esta medición exitosa es uno de los primeros pasos hacia la obtención de imágenes de núcleos de una manera nueva.

    "Es una medición de prueba de principio que abre un nuevo campo:obtener imágenes de la estructura nuclear en tres dimensiones con tomografía GPD, " él dice.

    Explica que los GPD, o distribuciones parton generalizadas, proporcionar un marco que, cuando se combina con resultados experimentales, permite a los físicos nucleares completar una representación tridimensional de los componentes básicos de las partículas subatómicas, como el protón, neutrón, y ahora, incluso el núcleo.

    Los GPD ya se están aplicando a estudios de imágenes tridimensionales de protones y neutrones en Jefferson Lab. Estos estudios están ayudando a los investigadores a comprender cómo los quarks y gluones construyen protones y neutrones. Ahora, Baltzell y sus colegas quieren abrir una nueva ventana a la estructura del núcleo extendiendo esta técnica de tomografía GPD a los núcleos.

    "Hemos realizado este tipo de estudios de quarks y gluones dentro de protones y neutrones durante bastante tiempo, ", dice." Pero en un núcleo, donde tienes múltiples neutrones y protones juntos ... No sabemos muy bien cómo cambian los comportamientos de los quarks y gluones y cómo se mueven juntos de manera diferente cuando los colocas en un núcleo ".

    El experimento se llevó a cabo en 2009 en la instalación del acelerador de haz de electrones continuo de Jefferson Lab, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE. En eso, se enviaron electrones a los núcleos de los átomos de helio-4.

    "Comenzamos con helio-4 como nuestra prueba de principio para este estudio, ", Dice Baltzell." Elegimos helio-4 porque es un núcleo ligero, relativamente denso, y sin espinas. Estas características lo hacen experimentalmente atractivo y la interpretación teórica mucho más sencilla ".

    Los experimentadores estaban interesados ​​en aproximadamente 3, Se registraron 200 eventos de electrones interactuando con quarks individuales dentro de los núcleos. Para cada uno de estos eventos, el electrón saliente, se registraron el núcleo de helio y un fotón emitido por el quark individual.

    "Para realizar una medición precisa como esta, quieres medir todo lo que sale. Esta es la primera vez que medimos todas las partículas en el estado final, ", Añade Baltzell.

    El resultado del experimento se publicó el otoño pasado en Cartas de revisión física .

    Ahora que los investigadores han demostrado que esta técnica es factible, la colaboración está dando el siguiente paso para continuar estos estudios con las nuevas capacidades que ofrece el acelerador actualizado y el equipo experimental en Jefferson Lab. Ya se ha planeado un nuevo experimento para comenzar el largo proceso de componer realmente esa imagen tridimensional de la estructura interna de quark-gluón del núcleo de helio-4.

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