Il peut être difficile d'imaginer que les débris de violentes collisions d'ions lourds - qui dissolvent les limites des protons et des neutrons et produisent des milliers de nouvelles particules - puissent être utilisés pour obtenir un aperçu détaillé des propriétés des nucléons. Cependant, de nouvelles avancées dans les méthodes expérimentales ainsi qu'une modélisation théorique améliorée ont rendu cela possible. Basé sur un modèle de pointe pour les noyaux en collision et l'évolution hydrodynamique du plasma quark-gluon produit lors de la collision, une récente Physical Review Letters L'étude démontre que des observables spécifiques sont fortement sensibles à la taille des protons et des neutrons à l'intérieur des noyaux en collision.

La comparaison du modèle avec les données des expériences indique également que la distribution des gluons à l'intérieur des protons et des neutrons est plutôt grumeleuse - pas aussi lisse et sphérique que modélisée en utilisant des hypothèses naïves. Mesures actuelles et futures à l'aide de collisions de différents noyaux au collisionneur d'ions lourds relativistes (RHIC), une installation utilisateur du Département de l'énergie (DOE) au Laboratoire national de Brookhaven et au Grand collisionneur de hadrons (LHC) au CERN, ainsi qu'un programme théorique sophistiqué , fournira un aperçu plus détaillé de la distribution des gluons à l'intérieur des protons et des neutrons, à l'intérieur et à l'extérieur des noyaux lourds, et comment il se comporte avec l'énergie de collision changeante. Ces informations d'une importance fondamentale seront explorées avec une précision encore plus grande au collisionneur électron-ion qui sera construit à Brookhaven.

Les noyaux des atomes sont constitués de protons et de neutrons, appelés collectivement nucléons. Les nucléons sont à leur tour constitués de quarks et de gluons. Comprendre comment ces blocs de construction internes sont distribués dans les noyaux peut révéler comment de gros protons et neutrons apparaissent lorsqu'ils sont sondés à haute énergie. Ce travail a utilisé des comparaisons entre les calculs du modèle et de nouvelles données de précision provenant de collisions d'ions lourds (contenant de nombreux protons et neutrons) pour accéder à la distribution des gluons et prédire la taille du proton.

L'identification et la mesure précise des facteurs sensibles à la taille du nucléon aideront les physiciens à décrire plus précisément le plasma quark-gluon (QGP). Il s'agit d'une forme chaude et dense de matière nucléaire créée lorsque des protons et des neutrons individuels "fondent" lors de collisions d'ions lourds, imitant les conditions de l'univers primitif. Cette connaissance peut éliminer des incertitudes importantes sur l'état initial du QGP produit. En savoir plus sur l'état initial du QGP fournit des informations pour les calculs du modèle que les scientifiques utilisent pour déduire la viscosité et d'autres propriétés du QGP. Les résultats s'ajoutent également aux mesures de la taille du proton basées sur la distribution des quarks à l'intérieur du proton. + Explorer plus loin

Lumière brillante sur les détails internes et la rupture des deutérons