Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) jest instrumentem, w którym zderzane są ze sobą protony, choć wiemy, że tak naprawdę oddziałują ich wewnętrzne składniki – kwarki i gluony, które są określane mianem partonów. Aby odkryć zupełnie nowe cząstki elementarne, konieczne jest zrozumienie, co dokładnie dzieje się z tymi partonami we wnętrzu protonów. Określają to tzw. Funkcje Rozkładu Partonów (PDF), które opisują, jaka część pędu protonu jest przejmowana przez kwarki i gluony (partony).
Zespół fizyków z eksperymentu ATLAS, jednego z detektorów LHC zlokalizowanego w ośrodku CERN opublikował nowe wyniki eksperymentów.
Czego nowego dowiedzieliśmy się o protonach?
Wiedza o PDF pochodzi zazwyczaj ze zderzeń leptonów z protonami, które przeprowadza się m.in. w zderzaczu HERA w laboratorium DESY w Hamburgu. Wykorzystuje on cząstki punktowe (jak elektrony) do bezpośredniego badania partonów wewnątrz protonu.
Badania niemieckich fizyków ujawniły, że poza dobrze znanymi kwarkami dolnymi i górnymi, które występują w protonach, jest tam też mnóstwo innych par kwark-antykwark. Teoretycznie zbiór ten może składać się ze wszystkich rodzajów kwarków związanych ze sobą gluonami. Najnowsze badania przeprowadzone w eksperymencie ATLAS pozwalają szczegółowo przyjrzeć się PDF, a tym samym poszerzyć naszą wiedzę o protonach.
Czytaj też: Jak powstaje materia? Superkomputer przewidział istnienie cząstki sześciokwarkowej
Pojawiły się wyniki eksperymentów z LHC i HERA, których celem było wyznaczenie PDF. Detektor ATLAS wykrył cząstki pochodzące z różnych procesów Modelu Standardowego, m.in. boznoy W i Z, pary kwarków górnych i hadronowych dżetów. Naukowcy spodziewali się, że wkład kwarka dziwnego w PDF będzie mniejszy niż innych (lżejszych) kwarków. Nowe wyniki potwierdzają te przypuszczenia.
Nad wyznaczeniem PDF pracuje obecnie wiele grup fizyków na całym świecie. Rozbieżności w pomiarach PDF mogą mieć wpływ na zrozumienie fizyki wysokich energii, która wykracza poza Model Standardowy.
Dokładne określenie PDF jest konieczne, jeżeli fizycy chcą znaleźć podstawo na procesy tzw. nowej fizyki. Pełen artykuł można przeczytać na stronie detektora ATLAS.
