Nouvelle prise en charge des quarks à charme intrinsèque

Le charme intrinsèque PDF et comparaison avec des modèles. À gauche, le résultat purement intrinsèque (3FNS) (bleu) avec PDFU seul, comparé au PDF 4FNS, qui comprend à la fois une composante intrinsèque et une composante radiative, à Q = m _c = 1,51 GeV (orange). Le résultat purement intrinsèque (3FNS) obtenu avec N³ La correspondance LO est également affichée (vert). À droite, le résultat final purement intrinsèque (3FNS) avec une incertitude totale (PDFU + MHOU), avec le PDFU indiqué par une bande sombre; les prédictions du modèle BHPS original et du modèle de nuage méson/baryon plus récent sont également présentées à des fins de comparaison (courbes en pointillés et en pointillés, respectivement). Crédit :Nature (2022). DOI :10.1038/s41586-022-04998-2

Une équipe de chercheurs de la collaboration NNPDF a trouvé de nouvelles preuves à l'appui de la théorie des quarks de charme "intrinsèques". Dans leur article publié dans la revue Nature , le groupe décrit comment ils ont utilisé un modèle d'apprentissage automatique pour développer une structure de protons, puis l'ont utilisé pour comparer les résultats de collisions réelles dans des accélérateurs de particules et ce qu'ils ont appris en le faisant. Ramona Vogt, avec Lawrence Livermore National Laboratory, a publié un article News &Views dans le même numéro de revue décrivant le travail de l'équipe sur ce nouvel effort. Nature a également publié un podcast où Nick Petrić Howe et Benjamin Thompson discutent du travail effectué par l'équipe.

Des recherches antérieures impliquant l'utilisation d'accélérateurs de particules ont suggéré que les protons contiennent des quarks qui sont maintenus ensemble par des gluons. Une quantité raisonnable de preuves a également montré qu'il existe au moins deux quarks up et un quark down. Il y a également eu des théories suggérant qu'il en existe un autre, le quark dit charme, mais il existe peu de preuves réelles de leur existence. Cela pourrait changer, cependant, car les chercheurs de ce nouvel effort ont utilisé une nouvelle approche pour "prouver" qu'ils existent.

Ils ont trouvé la preuve qu'une petite partie (0,5 %) de la quantité de mouvement d'un proton provient d'un quark charmé. Les chercheurs ont trouvé cette nouvelle preuve en utilisant un modèle d'apprentissage automatique pour construire une structure hypothétique de protons, comprenant différentes saveurs de quarks, et bien sûr le quark charme insaisissable. Ils ont ensuite exécuté leur modèle et comparé les caractéristiques du modèle avec des données réelles qui ont été observées à partir de plus de 500 000 collisions dans des accélérateurs au cours de la dernière décennie.

Les chercheurs ont également découvert que si un proton n'a pas de paire de quarks charme-anticharm, il n'y a que 0,3% de chances qu'ils voient les résultats trouvés dans leurs comparaisons. Et ce calcul les a amenés à attribuer à leurs résultats un niveau de confiance de 3 sigma, un niveau généralement réservé aux niveaux de confiance indiquant que quelque chose d'intéressant a été trouvé. Un niveau 5-sigma est nécessaire pour que la communauté de la physique reconnaisse qu'une découverte a été faite. + Explorer plus loin