Μια νέα μέτρηση από το πείραμα ALICE στο CERN δίνει στους επιστήμονες μια πιο λεπτομερή εικόνα για το πώς συμπεριφέρονται τα γλουόνια, τα σωματίδια που μεταφέρουν την ισχυρή πυρηνική δύναμη και συγκρατούν τα κουάρκ μεταξύ τους.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Physical Review Letters, αποτελεί την πρώτη πολυδιάστατη μέτρηση της παραγωγής J/ψ σε φωτονουρηνικές αλληλεπιδράσεις. Τα αποτελέσματα βοηθούν τους ερευνητές να εξετάσουν τι συμβαίνει στα γλουόνια όταν βρίσκονται σε εξαιρετικά υψηλές πυκνότητες.
Ένα νέο «μικροσκόπιο» για τον ατομικό πυρήνα
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την παραγωγή σωματιδίων J/ψ ως τρόπο για να μελετήσουν τις τοπικές διακυμάνσεις της πυκνότητας των γλουονίων μέσα στους πυρήνες.
«Οι μετρήσεις μας μοιάζουν με τη μετάβαση από μια θολή εικόνα σε ένα μικροσκόπιο υψηλής ανάλυσης», δήλωσε ο πυρηνικός φυσικός Daniel Tapia Takaki από το Πανεπιστήμιο του Κάνσας.
Αλλάζοντας την ορμή μεταφοράς, οι επιστήμονες μπόρεσαν να εξετάσουν ολοένα μικρότερες περιοχές του πυρήνα, φτάνοντας σε κλίμακες περίπου 0,2 femtometron – μόλις το ένα τέταρτο του μεγέθους ενός πρωτονίου.
Τα γλουόνια φαίνεται να συμπεριφέρονται διαφορετικά
Σε αυτές τις εξαιρετικά μικρές κλίμακες, οι ερευνητές παρατήρησαν σημαντική καταστολή στην παραγωγή J/ψ. Το αποτέλεσμα παρουσιάζει στατιστική σημαντικότητα περίπου τριών τυπικών αποκλίσεων.
Η παρατήρηση δημιουργεί προβλήματα σε μια παλαιότερη εξήγηση, γνωστή ως «πυρηνική σκίαση», σύμφωνα με την οποία τα γλουόνια μέσα στον πυρήνα αλληλεπικαλύπτονται και μειώνουν την πιθανότητα συγκεκριμένων αντιδράσεων.
Τα νέα δεδομένα δείχνουν ότι αυτή η εξήγηση ενδέχεται να μην επαρκεί.
Ενδείξεις για «κορεσμό» των γλουονίων
Μια πιθανή εναλλακτική είναι το φαινόμενο του «κορεσμού των γλουονίων». Όταν η πυκνότητά τους γίνεται εξαιρετικά μεγάλη, τα γλουόνια αρχίζουν να αλληλεπιδρούν έντονα μεταξύ τους, περιορίζοντας τον αριθμό τους σε μια συγκεκριμένη περιοχή.
Οι επιστήμονες θεωρούν ότι η νέα μέτρηση αποτελεί σημαντικό βήμα για την κατανόηση της ισχυρής πυρηνικής δύναμης και της εσωτερικής δομής της ύλης σε ακραίες συνθήκες.