El primer resultado experimental se ha publicado en la Instalación Aceleradora de Haz de Electrones Continuos (CEBAF) recientemente mejorada en la Instalación Aceleradora Nacional Thomas Jefferson del Departamento de Energía de EE. UU. El resultado demuestra la viabilidad de detectar una nueva forma potencial de materia para estudiar por qué los quarks nunca se encuentran aislados.

La actualización CEBAF de 12 GeV cuesta $ 338 millones, Proyecto de varios años para triplicar la energía operativa original del CEBAF para investigar la estructura de quarks del núcleo del átomo. La mayor parte de la actualización está completa y finalizará en 2017.

Los científicos han estado encargando rigurosamente el equipo experimental para prepararse para una nueva era de experimentos de física nuclear. Estas actividades ya han dado lugar al primer resultado científico, que proviene del Experimento de excitaciones gluónicas. GlueX realiza estudios de la fuerza fuerte, Qué pegamentos importan juntos, mediante búsquedas de mesones híbridos.

Según Curtis Meyer, profesor de física en la Universidad Carnegie Mellon y portavoz del experimento GlueX en Jefferson Lab, estos mesones híbridos están hechos de la misma materia que los protones y neutrones ordinarios, que son quarks unidos por el "pegamento" de la fuerza fuerte. Pero a diferencia de los mesones ordinarios, el pegamento en los mesones híbridos se comporta de manera diferente.

"La idea básica es que un mesón es un quark y un antiquark unidos, y entendemos que el pegamento los mantiene unidos. Y ese pegamento se manifiesta como un campo entre los quarks. Un mesón híbrido es uno con ese fuerte campo gluónico excitado, "Meyer explica.

Dice que la producción de estos mesones híbridos permite a los físicos nucleares estudiar partículas en las que el fuerte campo gluónico contribuye directamente a sus propiedades. Los mesones híbridos pueden, en última instancia, proporcionar una ventana a cómo las partículas subatómicas se construyen por la fuerza fuerte, así como el "confinamiento de quarks", razón por la cual nunca se ha encontrado un quark solo.

"Esperamos mostrar que este campo gluónico" excitado "es un componente importante de la materia. Eso es algo que no se ha observado en nada de lo que hemos visto hasta ahora. en algún sentido, es un nuevo tipo de materia hadrónica que no se ha observado, " él dice.

En este primer resultado, Los datos se recopilaron durante un período de dos semanas después de la puesta en servicio del equipo en la primavera de 2016. El experimento produjo dos mesones ordinarios llamados pión neutro y eta, y se estudiaron cuidadosamente los mecanismos de producción de estas dos partículas.

El experimento aprovecha la energía completa, Haz de electrones de 12 GeV producido por el acelerador CEBAF y entregado al nuevo complejo Experimental Hall D. Allí, el haz de 12 GeV se convierte en un haz de fotones de 9 GeV, el primero en su tipo.

"Los fotones atraviesan nuestro objetivo de hidrógeno líquido. Algunos de ellos interactuarán con un protón en ese objetivo, algo se intercambia entre el fotón y el protón, y se echa algo:un mesón, "Meyer explica." Esta publicación analizó algunos de los mesones más simples que se pueden eliminar. Pero es la misma, mecanismo de producción básico que seguirá la mayoría de nuestras reacciones ".

El resultado se publicó como Comunicación Rápida en la edición de abril de Revisión física C . Demostró que la polarización lineal del haz de fotones proporciona información importante al descartar posibles mecanismos de producción de mesones.

"No es tanto que las partículas que creamos fueran interesantes, pero cómo se produjeron:aprender qué reacciones fueron importantes para hacerlas, "Dice Meyer.

El siguiente paso para la colaboración es un mayor análisis de los datos ya recopilados y los preparativos para la próxima ejecución experimental en el otoño.

"Estoy seguro de que ya hemos producido mesones híbridos, simplemente no tenemos datos suficientes para empezar a buscarlos todavía, "Dice Meyer." Hay una serie de pasos por los que estamos pasando en términos de comprensión del detector y nuestro análisis. Estamos haciendo el trabajo preliminar ahora para que tengamos la confianza de que entendemos las cosas lo suficientemente bien como para validar los resultados que obtendremos en el futuro ".

"Esta nueva instalación experimental, Hall D, fue construida gracias a los esfuerzos dedicados del personal de Jefferson Lab y la colaboración de GlueX, "dice Eugene Chudakov, Líder del grupo Hall D. "Es bueno ver que todo el equipo, incluyendo detectores de partículas complejas, está operando según lo planeado, y el emocionante programa científico ha comenzado con éxito ".

El proyecto de actualización CEBAF de 12 GeV se encuentra en su última fase de trabajo y está programado para completarse en septiembre. Otros impulsos experimentales importantes para el CEBAF actualizado incluyen la investigación que permitirá las primeras instantáneas de la estructura 3D de protones y neutrones, exploraciones detalladas de la dinámica interna y la estructura de quarks-gluones de los núcleos, y pruebas de teorías fundamentales de la materia.