שיטה תאורטית חדשה מאפשרת חישובים מדויקים יותר של התנועה התלת-ממדית של קווארקים, ומביאה להבנה עמוקה יותר של הדינמיקה של ספין הפרוטון
מדעני גרעין פיתחו שיטה תאורטית חדשה לחישוב מדויק של התנועה התלת-ממדית של קווארקים בתוך פרוטון, המספקת הבנה משופרת של התנועות הרוחביות של חלקיקים אלו.
פריצת דרך זו מאפשרת חיזוי התנהגות של קווארקים וגלואונים בניסויי מאיצים עתידיים, כדוגמת מאיץ האלקטרונים-יונים (EIC) ומאיץ ההדרונים האירופי (LHC), מתוך מטרה להבין טוב יותר את דינמיקת הספין של הפרוטון.
שיטה תאורטית חדשה בפיזיקה גרעינית
מדעני גרעין פיתחו שיטה תאורטית חדשה המספקת הבנה טובה יותר של התנועה התלת-ממדית של קווארקים בתוך פרוטון. באמצעות שיטה חדשנית זו, הצליחו החוקרים להשיג תמונה מדויקת וברורה יותר של התנועה הרוחבית של הקווארקים — תנועתם סביב ציר הסיבוב של הפרוטון ובזווית לתנועתו קדימה.
החישובים החדשים תואמים למודלים המבוססים על נתוני התנגשות חלקיקים ומצליחים במיוחד בלכידת התנהגותם של קווארקים בעלי תנע רוחבי נמוך — תחום שבו שיטות קודמות התקשו.
השפעות על ניסויי מאיצים עתידיים
חשיפת מקורות הספין של הפרוטון היא אחת המטרות המרכזיות של מאיץ האלקטרונים-יונים (EIC). התנגשויות של פרוטונים עם ספין מיושר ואלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה יאפשרו מדידה מדויקת של תנועת הקווארקים והגלואונים הרוחבית בפרוטון.
שיטה תאורטית חדשה זו מספקת לראשונה חישובים מדויקים של התפלגות התנע הרוחבי של קווארקים בפרוטונים ומשתנה עם אנרגיית ההתנגשות. חישובים אלו הם פשוטים יותר מאשר המודלים המסובכים הקיימים לתיאור אינטראקציות קווארקים-גלואונים הנובעות מהכוח החזק.
התנועות הרוחביות של הקווארקים
תיאורטיקנים גרעיניים ממעבדות ברוקהייבן וארגון הצליחו לחשב את גרעין קולינס-סופר (Collins-Soper kernel) , פרמטר המתאר את השתנות התפלגות התנע הרוחבי של קווארקים בפרוטון עם אנרגיית ההתנגשות.
הצוות השתמש בסימולציות של כרומודינמיקה קוונטית (QCD) באמצעות מחשבי-על, המתארות את אינטראקציות הקווארקים-גלואונים במרחב-זמן תלת-ממדי.
שיטה תאורטית זו הפכה את החישובים לפשוטים יותר והשיגה תוצאות מדויקות גם בתנועות הרוחביות הקטנות של הקווארקים — תחום שבו האינטראקציות בין קווארקים וגלואונים חזקות ומורכבות במיוחד.
שיפור דיוק החיזוי
התוצאות החדשות עבור קווארקים בתנע רוחבי נמוך תואמות לתוצאות קודמות אך הן מדויקות בהרבה ובעלות אי-ודאות קטנה משמעותית. הן מתאימות גם למודלים שפותחו להסבר נתונים ניסיוניים קיימים.
הישגים אלו מדגימים ששיטה זו יכולה לשמש לחיזוי ופירוש תוצאות ניסויים עתידיים באנרגיות שונות במאיץ האלקטרונים-יונים (EIC) ובמאיץ ההדרונים האירופי (LHC). פיזיקאים ישתמשו בתחזיות ובתוצאות ניסויים אלו כדי לחקור את תנועת הקווארקים בתוך פרוטונים ואת תרומתה לספין של הפרוטון.
עוד בנושא באתר הידען: