Materia visible o las cosas que componen las cosas que vemos, está hecho de partículas que se pueden considerar como bloques de construcción hechos de más bloques de construcción, cada vez disminuyendo de tamaño, hasta el nivel subatómico. Los átomos están hechos de cosas como protones y neutrones, que se componen de bloques de construcción aún más pequeños, como los quarks. Estudiar esos bloques de construcción más pequeños requiere experimentación donde las partículas atómicas se aceleran y se rompen, luego trabajo teórico para comprender y describir lo sucedido.

El profesor asistente de física de la UConn, Luchang Jin, estudia física nuclear y de partículas, y está trabajando para comprender más sobre las partículas subatómicas y cómo se comportan. Jin presentará los hallazgos recientes en la reunión de otoño de 2021 de la División de Física Nuclear de la Sociedad Estadounidense de Física en octubre.

"El tema describe cómo cambian los sabores de los quarks, 'o transición, debido a interacciones débiles, "dice Jin." El Modelo Estándar describe cuatro tipos de interacciones y las interacciones débiles son una de ellas. Estudiamos los parámetros que describen la probabilidad de transición ".

Los quarks pueden tener seis tipos de "sabores" o diferencias en la masa y la carga:encanto, abajo, fondo, cima, y extraño, y comprender cómo cambian de un sabor a otro, Jin dice:puede ayudarnos a comprender más sobre el funcionamiento interno del universo.

Jin explica que esta investigación está analizando la probabilidad de que los quarks ascendentes se conviertan en quarks descendentes. La probabilidad de transición de este cambio de sabor y las probabilidades de que los quarks up hagan la transición a otros quarks deben sumar uno, pero no lo hacen y este déficit es intrigante.

"Esto podría indicar algo, por ejemplo, que lamentablemente no medimos esos valores con la suficiente precisión, "Dice Jin." Podría estar indicando que hay algunas partículas nuevas que aún no conocemos, y eso será muy emocionante. El trabajo que estoy tratando de hacer es asegurarme de que medimos esas cantidades con precisión ".

Jin dice que los aspectos experimentales de este trabajo están en relativamente buena forma; el cuello de botella, sin embargo, es con el aspecto teórico, que Jin espera ayudar a resolver determinando las relaciones entre las probabilidades de transición de los quarks a partir de los datos experimentales de las probabilidades de transición de los hadrones.

Los hadrones son un tipo de partícula subatómica formada por dos o más quarks que se clasifican por la fuerza de sus interacciones entre sí en una escala de "carga de color". Sin embargo, algunas partículas cargadas de color no pueden estudiarse en condiciones normales y, por lo tanto, se las denomina "confinadas en color". Debido al confinamiento del color, los experimentalistas no pueden aislar un quark libre, los quarks siempre viven dentro de hadrones de color neutro.

Mediante el uso de una variedad de herramientas teóricas, como a gran escala, cálculos de cromodinámica cuántica de celosía (QCD), y la aplicación de la teoría, como la teoría de la perturbación quiral, Los investigadores trabajan para comprender mejor estas relaciones en los procesos experimentales, dice Jin.

"Estoy trabajando para determinar las probabilidades de transición de los quarks a partir de las entradas experimentales. Hay muchas entradas experimentales diferentes que se pueden utilizar".

Los investigadores pudieron resolver una parte del rompecabezas resolviendo la incertidumbre en los cálculos teóricos que relacionan una entrada experimental con las probabilidades de transición de quarks deseadas.

"Sin embargo, que la entrada experimental en sí no es muy precisa, "Jin dice." Resolvimos la parte teórica, pero ese proceso de transición de hadrones es un poco difícil para los experimentadores. Si realmente queremos determinar la probabilidad de transición de quarks a partir de ese proceso, necesitamos mejorar la precisión experimental en aproximadamente diez veces. Después de este trabajo, se convertirá en un proceso muy limpio desde el punto de vista teórico ".

En la reunión de APS, Jin presentará los parámetros de exploración de datos de otro cambio de sabor; esta vez, para ver cómo un quark up cambia a un quark extraño.

Ese trabajo es similar y los investigadores pudieron aplicar el mismo cálculo y teoría para determinar las constantes de baja energía relevantes en la teoría de la perturbación quiral. "Ahora conocemos muy bien las constantes de baja energía debido a este cálculo, pero esto no resuelve todo el problema debido a la limitación de la teoría de la perturbación quiral ".

Jin también presentará datos más recientes para el trabajo en curso, incluyendo innovaciones para tener en cuenta los fotones que poseen propiedades que pueden conducir a dificultades en los cálculos, reducción de la precisión, y error sistemático,

"Estamos tratando de hacer el cálculo de la red de una manera diferente para evitar por completo estos problemas de la teoría de la perturbación quiral," "dice Jin.

El trabajo para lograr una mayor precisión continúa para comprender los sabores y las fuerzas que mantienen unida la materia visible, Dice Jin.

"Este es un trabajo en curso y, naturalmente, continuará, uno no puede esperar para intentar resolver los otros problemas. Este trabajo es la frontera de nuestra comprensión de la naturaleza ".