Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han determinado la probabilidad de encontrar un gluón dentro del pión. El Resumen se sentó con el estudiante graduado y autor principal Patrick Barry y su asesor de investigación Chueng Ji, profesor de física en NC State, para hablar sobre lo que significa este hallazgo para nuestra comprensión de cómo funciona el universo.

EL RESUMEN (TA):¿Qué son los gluones y los piones? ¿Qué papel juegan en el universo?

BARRY / JI:Los gluones y los piones son ingredientes esenciales para comprender la estabilidad del núcleo en el centro del átomo. Los gluones son el "pegamento" que unen los quarks y anti-quarks dentro del protón y el neutrón, colectivamente llamados nucleones, que son los bloques de construcción de todos los núcleos. Los piones median las interacciones entre los nucleones dentro del núcleo, mientras que los piones mismos son también los estados ligados de un quark y un anti-quark pegados por los gluones. La estabilidad del núcleo dentro del átomo se debe esencialmente al equilibrio de las fuerzas nucleares de corto alcance entre los nucleones dentro del núcleo, y los piones juegan un papel crucial en la mediación de esas fuerzas nucleares de corta distancia para estabilizar el núcleo, mientras que los gluones juegan un papel crucial en la formación de nucleones y piones. Sin gluones ni piones, los átomos no serían estables y el universo tal como lo conocemos probablemente no existiría.

TA:Antes de este trabajo, ¿Alguien había podido encontrar evidencia de gluones dentro de piones?

BARRY / JI:Sí, ha habido esfuerzos tanto experimentales como teóricos para encontrar la evidencia de gluones dentro de piones. En particular, el acelerador de alta energía en el laboratorio del CERN condujo colisiones de piones y nucleones, lo que proporcionó una clara evidencia de gluones dentro del pión y del nucleón.

TA:¿Cómo se detectan partículas que son imposibles de ver?

BARRY / JI:Ésta es una de las cuestiones más interesantes y cruciales de la física nuclear y de partículas. Si bien podemos ver la materia que nos rodea fácilmente durante el día, es imposible ver las cosas sin luz. En la noche oscura sin embargo, uno todavía puede reconocer lo que nos rodea agarrando, conmovedor, etc. Del mismo modo, uno utiliza y / o desarrolla todo tipo de medios para detectar partículas que son imposibles de ver. En efecto, Una de las razones por las que se construyen aceleradores de alta energía como el del CERN es para detectar partículas imposibles de ver. Hoy en día, nos damos cuenta de que la porción de materia visible en el universo es menos del 5 por ciento y el resto del universo está lleno de la llamada materia oscura (alrededor del 25 por ciento) y energía oscura (alrededor del 70 por ciento) que interactúan solo gravitacionalmente. Los científicos necesitan idear formas más diversas de detectar partículas que parecen imposibles de ver para explorar más profundamente la naturaleza real del universo.

TA:Sus hallazgos indican que el gluón transporta una cantidad sustancial del impulso del pión. ¿Por qué es importante saber esto? y ¿cómo ayudará a los físicos de partículas?

BARRY / JI:Encontrar cuánto del impulso del pión es transportado por el gluón es importante para comprender la dinámica de los gluones. Los quarks y anti-quarks dentro del pion están pegados por gluones con tanta fuerza que ningún quark o anti-quark individual puede escapar del pion, lo que significa que ningún quark o anti-quark aislado puede ser detectado por sí mismo. Este mecanismo de confinamiento de gluones aún no se comprende completamente. Sin embargo, los investigadores están trabajando para simular la dinámica de los gluones y otras interacciones nucleares fuertes. La teoría fundamental de estas interacciones se llama cromodinámica cuántica (QCD). Los científicos simulan numéricamente la dinámica de los gluones para comprender la QCD. Por eso es importante conocer el impulso del gluón dentro del pión:el impulso total transportado por el pión es compartido por los quarks, anti-quarks y gluones, colectivamente llamados partons. Nuestros hallazgos son importantes para descubrir la dinámica del intercambio de impulso por cada parton dentro del pion. Nos ayuda a comprender la verdadera naturaleza de QCD.

TA:¿Cuáles son los próximos pasos para esta investigación?

BARRY / JI:Nuestros próximos pasos para esta investigación son incorporar más grupos de datos de piones, incluidos los próximos datos del cercano Laboratorio Jefferson con un análisis QCD más profundo para comprender cómo se distribuye cada partón dentro del pión. Nuestra investigación futura proporcionaría análisis de QCD más globales para determinar la distribución de cada partón dentro del pión, así como el nucleón e incluso el núcleo.

La obra aparece en Cartas de revisión física .