Se sabe que los protones contienen quarks y gluones. Pero, ¿se están comportando los gluones como se esperaba?

Científicos del TOTEM (Total, La colaboración de la medición de la sección transversal elástica y difractiva puede haber encontrado evidencia indirecta de un compuesto gluón subatómico en colisiones protón-protón. Teorizado por primera vez en la década de 1970, tal estado, luego apodado "Odderon, "consta de un número impar de gluones.

Generalmente, los protones que chocan en el LHC se rompen y crean nuevas partículas. A veces, aunque en aproximadamente el 25 por ciento del tiempo, sobreviven intactos al encuentro. En lugar de romperse en pedazos, solo cambian su dirección y emergen del detector en ángulos muy pequeños con respecto a la luz de la baliza; su desviación a una distancia de 200 metros es del orden de un milímetro. Este tipo de interacción se denomina "dispersión elástica" y es la especialidad de TOTEM, El experimento más largo del CERN. Para poder detectar los protones supervivientes, sus detectores están distribuidos en casi medio kilómetro alrededor del punto de interacción CMS.

Los quarks en el protón están unidos por gluones, los portadores de la fuerza fuerte. Los físicos han explicado con éxito la dispersión elástica a baja transferencia de momento y altas energías con el intercambio de un "Pomeron, "que en el lenguaje moderno es un estado de dos gluones unidos.

TOTEM midió con precisión el proceso de dispersión elástica a 13 TeV para extraer la probabilidad total de colisiones protón-protón, así como el llamado parámetro rho que ayuda a explicar la diferencia en la dispersión protón-protón y antiprotón-protón.

Combinando estas dos medidas, TOTEM encuentra una mejor concordancia con los modelos teóricos que indican el intercambio de tres gluones agregados. Aunque este intercambio ha sido predicho por la teoría de la cromodinámica cuántica (QCD) en la década de 1980, hasta la fecha no se han presentado pruebas experimentales.

Las mediciones también apuntan a una desaceleración de la probabilidad total de dispersión de energía. Aunque algo esperado con la energía más alta, no ha habido indicios de tal efecto en datos anteriores.

Estas mediciones exploran por primera vez el comportamiento de los protones en interacciones elásticas a la energía más alta de 13 TeV. Estos resultados obtenidos con una precisión récord fueron posibles gracias al excelente desempeño de los detectores TOTEM y las excepcionales capacidades del Gran Colisionador de Hadrones. , "observó Simone Giani, el portavoz de TOTEM.

Si tres gluones realmente formaran un compuesto, debería aparecer en otros experimentos de dispersión. Por lo tanto, los físicos esperan con ansias experimentos dedicados para establecer si realmente se está formando un compuesto de este tipo. Para explorar más y confirmar las interpretaciones teóricas, Está previsto que en 2018 se lleve a cabo una ejecución especial de protones del LHC a una energía de 900 GeV para recopilar más datos e incluirá también otros experimentos del LHC.