Des chercheurs de la NC State University ont déterminé la probabilité de trouver un gluon à l'intérieur du pion. The Abstract s'est entretenu avec l'étudiant diplômé et auteur principal Patrick Barry et son conseiller de recherche Chueng Ji, professeur de physique à NC State, pour parler de ce que cette découverte signifie pour notre compréhension du fonctionnement de l'univers.

LE RÉSUMÉ (TA) :Que sont les gluons et les pions ? Quel rôle jouent-ils dans l'univers ?

BARRY/JI :Les gluons et les pions sont des ingrédients essentiels pour comprendre la stabilité du noyau au centre de l'atome. Les gluons sont la "colle" qui lie les quarks et les anti-quarks à l'intérieur du proton et du neutron, collectivement appelés nucléons, qui sont les éléments constitutifs de tous les noyaux. Les pions assurent la médiation des interactions entre les nucléons à l'intérieur du noyau, tandis que les pions eux-mêmes sont aussi les états liés d'un quark et d'un anti-quark collés par les gluons. La stabilité du noyau à l'intérieur de l'atome est essentiellement due à l'équilibre des forces nucléaires à courte portée entre les nucléons à l'intérieur du noyau, et les pions jouent un rôle crucial dans la médiation de ces forces nucléaires à courte distance pour stabiliser le noyau tandis que les gluons jouent un rôle crucial dans la formation des nucléons et des pions. Sans gluons et pions, les atomes ne seraient pas stables et l'univers tel que nous le connaissons n'existerait probablement pas.

TA :Avant ce travail, Quelqu'un avait-il pu trouver des preuves de gluons à l'intérieur des pions ?

BARRY/JI : Oui, il y a eu à la fois des efforts expérimentaux et théoriques pour trouver des preuves de gluons à l'intérieur des pions. En particulier, l'accélérateur à haute énergie du laboratoire du CERN a effectué des collisions de pions et de nucléons, qui a fourni des preuves claires de gluons à l'intérieur du pion ainsi que du nucléon.

TA :Comment faites-vous pour détecter des particules impossibles à voir ?

BARRY/JI :C'est l'une des questions les plus intéressantes et les plus cruciales de la physique nucléaire et des particules. Alors que nous pouvons facilement voir la matière autour de nous pendant la journée, il est impossible de voir les choses sans aucune lumière. Dans la nuit noire, néanmoins, on peut encore reconnaître ce qui nous entoure en saisissant, émouvant, etc. De même, on utilise et/ou développe toutes sortes de moyens divers pour détecter des particules impossibles à voir. En effet, l'une des raisons pour lesquelles des accélérateurs à haute énergie comme celui du CERN sont construits est de détecter des particules impossibles à voir. De nos jours, nous réalisons que la portion de matière visible dans l'univers est inférieure à 5% et que le reste de l'univers est rempli de matière dite noire (environ 25%) et d'énergie noire (environ 70%) qui n'interagissent que de manière gravitationnelle. Les scientifiques doivent concevoir des moyens plus diversifiés de détecter des particules qui semblent impossibles à voir afin d'explorer plus en profondeur la nature réelle de l'univers.

TA :Vos découvertes indiquent que le gluon transporte une quantité substantielle de la quantité de mouvement du pion. Pourquoi est-ce important à savoir, et en quoi cela aidera-t-il les physiciens des particules ?

BARRY/JI :Déterminer quelle quantité de quantité de mouvement du pion est transportée par le gluon est important pour comprendre la dynamique des gluons. Les quarks et les anti-quarks à l'intérieur du pion sont collés par les gluons si fortement qu'aucun quark ou anti-quark individuel ne peut s'échapper du pion – ce qui signifie qu'aucun quark ou anti-quark isolé ne peut être détecté par lui-même. Ce mécanisme de confinement des gluons n'est pas encore complètement compris. Cependant, les chercheurs travaillent à simuler la dynamique des gluons et d'autres interactions nucléaires fortes. La théorie fondamentale de ces interactions est appelée chromo-dynamique quantique (QCD). Les scientifiques simulent numériquement la dynamique des gluons pour comprendre la CDQ. C'est pourquoi il est important de connaître la quantité de mouvement du gluon à l'intérieur du pion :la quantité de mouvement totale portée par le pion est partagée par les quarks, anti-quarks et gluons, collectivement appelés partons. Nos résultats sont importants pour comprendre la dynamique du partage de l'impulsion par chaque parton à l'intérieur du pion. Cela nous aide à comprendre la vraie nature de la CDQ.

TA :Quelles sont les prochaines étapes de cette recherche ?

BARRY/JI :Nos prochaines étapes pour cette recherche consistent à incorporer plus de pools de données sur les pions, y compris les données à venir du laboratoire Jefferson voisin, avec une analyse QCD plus approfondie pour comprendre comment chaque parton est distribué à l'intérieur du pion. Nos futures recherches fourniraient des analyses QCD plus globales pour déterminer la distribution de chaque parton à l'intérieur du pion ainsi que le nucléon et même le noyau.

L'œuvre apparaît dans Lettres d'examen physique .