Une étude dirigée par le professeur Chen Xurong de l'Institut de physique moderne (IMP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a fourni de nouvelles informations sur les origines de la masse des protons. D'un point de vue expérimental, les chercheurs ont suggéré que l'influence des quarks lourds sur la masse des protons pourrait être plus importante que ce que les scientifiques pensaient initialement. Les résultats ont été publiés dans Physical Review D le 27 février.
Les nucléons, composés de protons et de neutrons, contribuent à plus de 99 % de la masse observable de l'univers. Les mécanismes sous-jacents à la masse des nucléons sont étroitement liés à des phénomènes tels que l'anomalie des traces quantiques, le confinement des couleurs et la rupture dynamique de la symétrie chirale. Par conséquent, sonder les origines de la masse des nucléons est un sujet de recherche important dans les études sur la structure des nucléons et la chromodynamique quantique.
Dans des études antérieures, il a été postulé que la masse des quarks résidant dans les protons provenait principalement de ses quarks constitutifs :deux quarks up et un quark down, les contributions des autres types de quarks étant considérées comme négligeables. Des recherches récentes ont suggéré la présence possible d'espèces de quarks plus lourds à l'intérieur des protons. Pourtant, il n'existe pas de preuves expérimentales directes suffisantes pour confirmer l'impact substantiel des quarks lourds (quark étrange, quark charme et quark beauté) sur la masse des protons.
Dans cette étude, en établissant une relation entre l'énergie de l'anomalie quantique des protons et le terme sigma total (y compris les contributions des quarks légers et lourds à la masse des protons), les chercheurs de l'IMP ont extrait le terme sigma de données expérimentales avec des mésons vecteurs proches du seuil photo- production.
Ils ont révélé un terme sigma de quarks lourds plus grand que prévu, environ 337 MeV (ajustement dipolaire) et 455 MeV (ajustement exponentiel), constituant 36 à 48 % de la masse totale des protons (938 MeV). La signification statistique de la valeur non nulle (ajustement exponentiel) atteint environ sept écarts types (ce qui équivaut à une probabilité de 99,999999999744 %).
De plus, l'utilisation des données de deux groupes expérimentaux, avec la méthode de test Kolmogorov-Smirnov, a confirmé la compatibilité du terme sigma extrait des deux ensembles de données.
Cette étude offre de nouvelles perspectives pour les recherches futures sur les origines de la masse des protons et fournit de nouveaux observables pour la recherche sur les prochains collisionneurs électron-ion (EIC).
Plus d'informations : Wei Kou et al, Démêler l'étrangeté des protons :Détermination du terme sigma d'étrangeté avec signification statistique, Physical Review D (2024). DOI :10.1103/PhysRevD.109.036034
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
