¿Dónde gira el protón? Esta pregunta ha desconcertado a los físicos desde que los experimentos de la década de 1980 revelaron que los quarks constituyentes de un protón —los bloques de construcción más fundamentales de los núcleos atómicos— representan sólo alrededor de un tercio del espín de un protón. Colisiones de protones de espín polarizado en el colisionador de iones pesados ​​relativista (RHIC), una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU. para la investigación de la física nuclear en el Laboratorio Nacional Brookhaven del DOE, están ayudando a resolver este misterio.

Nicole Lewis, un físico de Brookhaven Lab, presentará los últimos resultados del programa de giro RHIC en una charla invitada en la reunión de otoño de 2021 de la División de Física Nuclear de APS el 12 de octubre, 2021. Los resultados se publicarán el mismo día en Cartas de revisión física .

"RHIC es el primer y único colisionador del mundo que puede ejecutar haces de protones polarizados, ", Dijo Lewis." Esto significa que las mediciones de espín se pueden hacer a energías de colisión más altas en comparación con los experimentos previos con objetivos fijos, como los que revelaron el misterio de espín inicial. En colisiones donde el espín del protón apunta en la dirección del haz (polarizado longitudinalmente), podemos estudiar cuánto del espín del protón se debe a los espines de sus quarks y gluones constituyentes ".

Lewis presentará nuevas mediciones de las contribuciones de quarks y gluones al espín del protón basadas en datos de los detectores STAR y PHENIX de RHIC. Los gluones son partículas portadoras de fuerza similares al pegamento que efectivamente "pegan" los quarks dentro de los protones y otros hadrones. RHIC es la primera instalación que permite estudios detallados de la contribución de espín de los gluones.

La charla de Lewis también incluirá nuevos resultados de colisiones de protones polarizados transversalmente, donde el espín del protón se alinea en una dirección "hacia arriba". Estas colisiones permiten a los científicos sondear la estructura interna tridimensional del protón.

Además, Lewis discutirá las oportunidades futuras de medición de espín utilizando una reciente "actualización avanzada" de STAR y el próximo experimento sPHENIX, una transformación importante de PHENIX, que está programado para comenzar a recopilar datos en 2023.