Sorprendente preferencia en la alineación de rotación de partículas

Ciencia

Algunas de las partículas que emergen de una sopa caliente de materia son generadas por colisiones atómicas. núcleos Parece tener una «alineación de rotación global» preferencial. Las colisiones disuelven los límites de los protones y neutrones ordinarios para liberar sus componentes básicos.Quarks y gluones. La preferencia de espín no puede explicarse mediante mecanismos convencionales como la fuerza del campo magnético o el «vórtice» de materia de quarks calientes creado en estas colisiones. Alternativamente, un nuevo modelo sugiere que las fluctuaciones locales en la fuerza fuerte, que rigen las interacciones de los quarks y los gluones, pueden desempeñar un papel en el desencadenamiento de la preferencia.

La influencia

Los científicos no se dieron cuenta previamente de que la fuerza nuclear fuerte (o fuerza fuerte) podría afectar el giro de las partículas de esta manera. Si los resultados y la interpretación resisten un examen más detallado, las mediciones de alineación de espín global brindarán a los científicos una nueva forma de estudiar las fluctuaciones locales en la fuerza fuerte. Comprender esta fuerza, la más fuerte y la menos comprendida de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, es un objetivo central de la física nuclear. Para llevar a cabo esta investigación, los científicos utilizan colisionadores de partículas para recrear una sopa caliente de quarks y gluones en el universo primitivo.

resumen

Los científicos estudian las colisiones de partículas en el Colisionador Relativista de Iones Pesados ​​(RHIC), una instalación utilizada para la investigación de física nuclear del DOE, observó previamente las preferencias de giro de las partículas que tienen dos posibles direcciones de giro, como los polos norte y sur de un planeta. Los análisis recientes han tratado de medir la alineación de espín de partículas llamadas mesones, que tienen tres posibles direcciones de espín. Algunos mesones no mostraron preferencia, pero los mesones phi (hechos de un quark y un antiquark del mismo «sabor») sí lo hicieron. Las explicaciones de los teóricos que utilizan mecanismos convencionales, incluido el campo magnético y el vórtice de plasma de quarks y gluones, dieron como resultado un valor más bajo que el medido por los científicos.

Recientemente, un nuevo modelo desarrollado por teóricos nucleares ha agregado fluctuaciones locales en la fuerza fuerte dentro de Plasma de quarks-gluones. Esta muestra coincidió con los datos de STAR Collaboration. El nuevo modelo incluye una explicación, relacionada con los sabores de los quarks que forman los mesones, por qué algunos mesones tienen una preferencia universal por la alineación de espín mientras que otros no. Experimentos futuros en RHIC pondrán a prueba esta idea y el enfoque de utilizar la alineación de espín global de los mesones Phi como una forma de estudiar las fluctuaciones locales de fuerza fuerte.

financiación

Esta investigación fue financiada por el Departamento de Energía, la Oficina de Ciencias, el Programa de Física Nuclear, la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. y un grupo de organizaciones y agencias internacionales enumeradas en el documento.