Het is misschien moeilijk voor te stellen dat het puin van gewelddadige botsingen van zware ionen - die de grenzen van protonen en neutronen oplossen en duizenden nieuwe deeltjes produceren - kunnen worden gebruikt om gedetailleerd inzicht te krijgen in de eigenschappen van nucleonen. Nieuwe ontwikkelingen in experimentele methoden en verbeterde theoretische modellering hebben dit echter mogelijk gemaakt. Gebaseerd op een state-of-the-art model voor de botsende kernen en de hydrodynamische evolutie van het quark-gluon plasma geproduceerd bij de botsing, een recente Physical Review Letters studie toont aan dat specifieke waarneembare objecten sterk gevoelig zijn voor de grootte van de protonen en neutronen in de botsende kernen.

Vergelijking van het model met gegevens uit experimenten geeft ook aan dat de gluonverdeling binnen protonen en neutronen nogal klonterig is - niet zo soepel en bolvormig als gemodelleerd met behulp van naïeve aannames. Huidige en toekomstige metingen met behulp van botsingen van verschillende kernen in de Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), een gebruikersfaciliteit van het Department of Energy (DOE) in Brookhaven National Laboratory en de Large Hadron Collider (LHC) bij CERN, samen met een geavanceerd theoretisch programma , zal meer gedetailleerd inzicht verschaffen in de gluonverdeling binnen protonen en neutronen, in en buiten zware kernen, en hoe deze zich gedraagt ​​bij veranderende botsingsenergie. Deze fundamenteel belangrijke informatie zal met nog grotere precisie worden onderzocht in de Electron-Ion Collider die in Brookhaven zal worden gebouwd.

De kernen van atomen zijn opgebouwd uit protonen en neutronen, gezamenlijk aangeduid als nucleonen. Nucleonen bestaan ​​op hun beurt uit quarks en gluonen. Als we begrijpen hoe die innerlijke bouwstenen in kernen zijn verdeeld, kunnen we onthullen hoe grote protonen en neutronen verschijnen wanneer ze met hoge energie worden onderzocht. Dit werk maakte gebruik van vergelijkingen tussen modelberekeningen en nieuwe precisiegegevens van botsingen van zware ionen (die veel protonen en neutronen bevatten) om toegang te krijgen tot de verdeling van gluonen en om de grootte van het proton te voorspellen.

Door factoren te identificeren en nauwkeurig te meten die gevoelig zijn voor nucleongrootte, kunnen natuurkundigen het quark-gluonplasma (QGP) nauwkeuriger beschrijven. Dit is een hete, dichte vorm van nucleaire materie die ontstaat wanneer individuele protonen en neutronen "smelten" in zware ionenbotsingen, die de omstandigheden van het vroege universum nabootsen. Deze kennis kan aanzienlijke onzekerheden over de begintoestand van het geproduceerde QGP wegnemen. Meer weten over de begintoestand van QGP levert input voor de modelberekeningen die wetenschappers gebruiken om de viscositeit en andere eigenschappen van de QGP af te leiden. De resultaten dragen ook bij aan metingen van de protongrootte op basis van de verdeling van quarks in het proton. + Verder verkennen

Licht schijnen op de innerlijke details en het uiteenvallen van deuteronen