Jądro atomowe składa się z nukleonów w postaci protonów i neutronów. To właśnie za ich sprawą atom pozyskuje swoje właściwości i masę. Tyle, że nukleony składają się z jeszcze mniejszych elementów: kwarków i gluonów. Chcąc je lepiej poznać, naukowcy muszą je od siebie izolować, choć nie jest to łatwym zadaniem.
Czytaj też: Fale grawitacyjne kluczem do rozwikłania zagadek Wszechświata
Stosowane w tym celu akceleratory cząstek rozbijają atomy, w efekcie czego powstają strumienie odłamków. Jest to pożądany efekt, jednak kwarki i gluony łączą się ze sobą na tyle szybko, że trudno jest je szczegółowo zbadać. Być może przełom w tej sprawie nastąpi dzięki wysiłkom przedstawicieli Uniwersytetu w Tokio, którzy piszą o swoich dokonaniach na łamach Physical Review Letters.
Aby lepiej zrozumieć nasz materialny świat, musimy przeprowadzać eksperymenty, a aby ulepszyć eksperymenty, musimy badać nowe podejścia do sposobu, w jaki wykonujemy pewne czynności. Nakreśliliśmy możliwy sposób identyfikacji mechanizmu odpowiedzialnego za konfigurowanie kwarków. Był to od dawna problem w fizyce, a jeśli zostanie rozwiązany, może ujawnić pewne ważne tajemnice dotyczące materii i struktury wszechświata. wyjaśnia Kenji Fukushima
Kwarki i gluony są elementami tworzącymi nukleony
O skali wyzwania najlepiej świadczy fakt, iż kwarki i gluony praktycznie nie odpowiadają za masę nukleonu. Te pierwsze tworzą bowiem jej 2%, podczas gdy drugie – najprawdopodobniej 0% (innymi słowy – gluony są prawdopodobnie pozbawione masy). Skąd więc może brać się masa atomowa? Być może, w dużej mierze, ze sposobu, w jaki kwarki i gluony są ze sobą związane. W tym przypadku kluczową rolę odgrywa oddziaływanie silne, jedno z czterech oddziaływań uznanych za podstawowe.
Czytaj też: Jądro atomowe można zobaczyć tak, jak nigdy przedtem. To przydatniejsze, niż ci się wydaje
Jak podsumowuje Fukushima, jak na razie nie można ze stuprocentową pewnością stwierdzić, że to właśnie oddziaływanie silne daje początek masie. Kluczem w przeprowadzonych analizach była interpretacja obserwowanych parametrów kwarków jako nowej zmiennej. Określono ją mianem urojonej prędkości kątowej, a w ramach dalszych badań powinno to prowadzić do kolejnych postępów w badaniach nad materią.
