Los protones son uno de los principales bloques de construcción del universo visible. Junto con los neutrones, forman los núcleos de cada átomo. Todavía, Varias preguntas surgen sobre algunas de las propiedades más fundamentales del protón, como su tamaño, estructura interna y espín intrínseco. En diciembre de 2020, la Junta de Investigación del CERN aprobó la primera fase ("fase 1") de un nuevo experimento que ayudará a resolver algunas de estas cuestiones. ÁMBAR, o Aparato para la investigación experimental de mesones y bariones, será el sucesor de próxima generación del experimento COMPASS del laboratorio.

COMPASS recibe haces de partículas del Sincrotrón Super Proton del CERN y los dirige a varios objetivos para estudiar cómo los quarks y gluones forman hadrones (como protones, piones y kaones) y dan a estas partículas compuestas sus propiedades distintivas. Usando este enfoque, COMPASS ha obtenido muchos resultados importantes, incluyendo varios resultados relacionados con la estructura de espín del protón y una medición de la polarización del pión; la polarizabilidad de un hadrón es el grado en que sus cargas eléctricas positivas y negativas constituyentes pueden separarse en un campo eléctrico.

AMBER se basará en el legado de COMPASS y lo llevará al siguiente nivel. Actualizando los componentes COMPASS existentes e introduciendo nuevos detectores y objetivos, además de utilizar tecnología de lectura de última generación, el equipo detrás de AMBER planea tomar tres tipos de medidas en la primera fase del experimento.

Primero, enviando muones, primos más pesados ​​del electrón, en un objetivo de hidrógeno, el equipo AMBER planea determinar con alta precisión el radio de carga del protón, la extensión de la distribución espacial de la carga eléctrica de la partícula. Esta medida ayudaría a resolver el enigma del radio del protón, que surgió en 2010 cuando se descubrió que una nueva medición del radio del protón era sustancialmente diferente de las mediciones previamente aceptadas.

Segundo, dirigiendo protones hacia objetivos de protones y helio-4, AMBER determinará la tasa de producción poco conocida de antiprotones, las contrapartes de antimateria de los protones, en estas colisiones. Estas mediciones mejorarán la precisión de las predicciones del fl ujo de antiprotones en los rayos cósmicos. que son necesarios para interpretar datos de experimentos que buscan evidencia de materia oscura en el flujo de rayos cósmicos antiprotones.

Tercera, al centrar los piones en objetivos nucleares, AMBER medirá las distribuciones de impulso de los quarks y gluones que forman el pión. Estas mediciones arrojarán luz sobre la dinámica de partículas que mantiene unido al pión y, en última instancia, sobre el origen de las masas de hadrones. que se conoce técnicamente como la aparición de la masa de hadrones.

Se anticipan más conocimientos sobre el surgimiento de la masa de hadrones a partir de los estudios de la estructura interna de los kaones en la segunda fase ("fase 2") de AMBER. Estos estudios requieren que la línea de luz que alimenta a COMPASS se actualice para entregar un haz de kaones cargados de alta energía e intensidad.

La combinación de los resultados de piones y kaones de AMBER conducirá a una mejor comprensión de la interacción entre los dos mecanismos generadores de masa de la naturaleza:el mecanismo que da a los hadrones sus masas y el mecanismo de Higgs, que dota de masa a las partículas elementales masivas.