Fig. 1. Proceso de fotoproducción del mesón del vector cerca del umbral en el protón objetivo. Crédito:KOU Wei
Los investigadores han extraído recientemente el radio de masa del protón a partir de datos experimentales. Un grupo de investigación del Instituto de Física Moderna (IMP) de la Academia de Ciencias de China (CAS) presentó un análisis del radio de masa de protones en Revisión física D el 11 de mayo. Se determina que el radio de masa del protón es de 0,67 ± 0,03 femtómetros, que es obviamente más pequeño que el radio de carga del protón.
En el modelo estándar, el protón es una partícula compuesta de quarks y gluones y tiene un tamaño distinto de cero. El radio del protón es una propiedad global y fundamental del protón. Está relacionado con el radio de confinamiento del color, una propiedad gobernada por la cromodinámica cuántica (QCD).
El radio del protón es aproximadamente 100, 000 veces más pequeño que el del átomo, y los tamaños del quark y del gluón son varios órdenes más pequeños que el radio del protón. Los científicos usan varias distribuciones para describir la forma del protón, como distribución de carga y distribución masiva.
Los científicos han medido con precisión el radio de carga del protón mediante el desplazamiento de Lamb del hidrógeno muónico o la dispersión elástica de electrones y protones de alta energía. con el valor promedio de 0.8409 ± 0.0004 femtómetros proporcionado por Particle Data Group. Sin embargo, el conocimiento de las propiedades gravitacionales de los protones, como el radio de la masa del protón, ha sido todavía muy limitado.
"Según estudios teóricos recientes de Dmitri Kharzeev, el radio de masa del protón está relacionado con el factor de forma gravitacional escalar del protón, "dijo el Dr. Wang Rong, primer autor del artículo. Al investigar los datos de fotoproducción de mesones vectoriales para omega, phi y J / psi del experimento SAPHIR (Disposición del espectrómetro para reacciones inducidas por PHoton) en la Universidad de Bonn, el experimento LEPS (Laser Electron Photons) en las instalaciones de SPring-8, y el experimento GlueX en Jefferson Lab, los investigadores determinaron el factor de forma gravitacional escalar y el radio de masa del protón.
Fig. 2. Radio de masa del protón extraído de datos experimentales. Crédito:Revisión física D
Mientras tanto, Prof. Dmitri Kharzeev, físico teórico de la Universidad de Stony Brook, obtuvieron un resultado similar usando datos de GlueX J / psi. El radio de la masa del protón se estimó en 0,55 ± 0,03 femtómetros.
"Ambos resultados podrían ser los primeros valores del radio de masa del protón con evidencia experimental, ", dijo Wang." La determinación del radio de la masa de protones mejorará nuestra comprensión de los orígenes de la masa de protones y el mecanismo de confinamiento de color de la interacción fuerte ".
Aún quedan muchas preguntas. "El radio de masa más pequeño implica que la distribución de masa es significativamente diferente de la distribución de carga del protón, "dijo el profesor Chen Xurong, investigador del IMP.
Los científicos ahora están tratando de obtener una imagen más clara del radio de masa del protón y la estructura del protón. El experimento GlueX en Jefferson Lab proporcionará más datos en un futuro próximo. Aún más emocionante, Los futuros colisionadores de electrones y iones, tanto en los Estados Unidos como en China, proporcionarán datos de electroproducción de mesones vectoriales Upsilon para que los investigadores comprendan mejor estas preguntas.
