Un grupo de investigadores, incluidos científicos del Centro RIKEN Nishina para la Ciencia Basada en el Acelerador, la Universidad de Tokio, la Universidad de Nagoya y la Agencia de Energía Atómica de Japón JAEA utilizaron el colisionador de iones pesados relativistas polarizados por rotación en el Laboratorio Nacional Brookhaven en elEstados Unidos para demostrar que, en las colisiones polarizadas protón-protón, los piones neutros emitidos en el área de colisión muy delantera, donde no son aplicables las interacciones directas que involucran quarks y gluones, todavía tienen un alto grado de asimetría izquierda-derecha.sugiere que el consenso previo con respecto a la generación de partículas en tales colisiones debe ser reevaluado.
Comprender el mecanismo a través del cual las partículas se crean en colisiones que involucran protones tiene relevancia para comprender las lluvias de rayos cósmicos, donde las partículas que ingresan a la atmósfera de la Tierra desde el espacio exterior crean "lluvias" de partículas que nos ayudan a aprender sobre los fenómenos astronómicos que tienen lugar en el entorno extremoSin embargo, es muy difícil estudiar cómo se crean las partículas, ya que la fuerza que une protones en el núcleo y que une quarks y gluones en protones la interacción fuerte o la fuerza nuclear es muy fuerte en comparación con otrosfuerzas como la fuerza electromagnética y la gravedad. Una vía para explorar estos importantes desafíos ha involucrado un atributo de protones llamado "giro", que puede entenderse por analogía a la forma en que la parte superior de un juguete gira sobre su eje.alineado artificialmente, en un proceso que se llama "polarización"
En la década de 1970, los experimentos con aceleradores en el Laboratorio Nacional de Argonne en los Estados Unidos revelaron que los piones generados hacia el frente de colisiones que involucran protones polarizados tenían una gran asimetría izquierda-derecha. La energía de los protones polarizados utilizados en estos experimentos fue de aproximadamente 10 mil milloneselectronvoltios GeV. Experimentos a energías más altas, incluido uno a 200 GeV utilizando el haz de protones polarizado en el Fermi National Accelerator Laboratory FNAL en los Estados Unidos y en RHIC en el Brookhaven National Laboratory BNL en los Estados Unidos, dondecolisionaron dos haces de 100 protones GeV que se movían en direcciones opuestas y mostraron que la asimetría izquierda-derecha persistía incluso con protones polarizados de alta energía. Se llegó a un consenso de que esta asimetría era causada por interacciones directas entre los quarks y gluones en los protones,basado en una teoría llamada cromodinámica cuántica perturbativa QCD.
Sin embargo, con experimentos adicionales en el RHIC, comenzaron a surgir hallazgos que desafiaron el consenso. Según Yuji Goto, uno de los autores del trabajo actual, "A la energía del RHIC, los quarks y los gluones se dispersan, y varias partículasse generan en forma de chorro. Cuando se examinó la asimetría izquierda-derecha del chorro generado delante de la posición de colisión en RHIC, se descubrió que, contrariamente a lo esperado, el chorro general y los piones contenidos en el chorro nomuestran una asimetría izquierda-derecha. Esto sugiere que la causa de la asimetría izquierda-derecha no fue la dispersión directa de quarks y gluones ".
Para seguir investigando, los investigadores realizaron experimentos, publicados en Cartas de revisión física , donde utilizaron un detector de calorímetro electromagnético utilizado previamente en el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, conocido como el experimento LHCf allí y el experimento RHICf en RHIC para observar en detalle los rayos gamma generados por las desintegraciones de piones en elregión muy avanzada de la colisión. Sin embargo, descubrieron que la asimetría izquierda-derecha en los piones neutros persiste incluso en esa área muy estrecha.
Según Goto, "Encontramos que la asimetría continúa existiendo en un ángulo muy estrecho desde el frente de la colisión, y de hecho aumenta a medida que el ángulo se aleja de cero. Este resultado requiere un nuevo examen de las interpretaciones teóricas anteriores.El pequeño ángulo de avance de la asimetría corresponde a la región de energía en la que los protones causan el estado excitado, y la contribución de otros mecanismos, la difracción y la resonancia, puede proporcionar una pista para el misterio ".
Según Minho Kim, un Asociado del Programa Internacional en RIKEN y estudiante graduado en la Universidad de Corea, quien fue el primer autor del experimento, "Fue genial poder trabajar con el nuevo detector, y planeamos continuar nuestro trabajopara comprender el mecanismo que genera la asimetría izquierda-derecha. Esto seguramente nos dará una idea de las lluvias de rayos cósmicos y, por lo tanto, nos ayudará a comprender los fenómenos que tienen lugar en el entorno extremo del universo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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