Un gruppo di teorici nucleari ha fatto una scoperta rivoluzionaria sulla distribuzione di massa all’interno del pione e del protone attraverso calcoli numerici innovativi basati sui primi principi. Utilizzando l’anomalia di traccia nello spaziotempo, gli scienziati stanno cercando di comprendere meglio la massa delle particelle subatomiche. Questo nuovo approccio nei calcoli numerici sta contribuendo a prevedere la distribuzione di massa in particelle come protoni e pioni, supportando gli esperimenti condotti presso l’Electron-Ion Collider, che si concentrerà sull’esplorazione della distribuzione di massa di quark e gluoni.
Distribuzione di Massa Subatomica e il Ruolo dell’Anomalia di Traccia
Gli scienziati possono determinare la massa delle particelle subatomiche, che sono composte da quark, analizzando l’energia e il momento delle stesse in uno spaziotempo quadridimensionale. Un elemento chiave in questo processo è rappresentato dall’anomalia di traccia, una quantità che riflette le variazioni delle misurazioni fisiche provenienti da esperimenti ad alta energia in base alle scale di energia e momento coinvolte. Si ritiene che l’anomalia di traccia giochi un ruolo fondamentale nel legare i quark all’interno delle particelle subatomiche.
In uno studio recente, i ricercatori hanno calcolato l’anomalia di traccia sia per i nucleoni (protoni e neutroni) che per i pioni (particelle composte da un quark e un antiquark). I risultati hanno mostrato che la distribuzione di massa nei pioni è simile alla distribuzione di carica dei neutroni, mentre nei nucleoni la distribuzione di massa si allinea maggiormente con la distribuzione di carica dei protoni.
Obiettivi dell’Electron-Ion Collider e Analisi della Massa degli Adroni
Uno degli obiettivi principali dell’Electron-Ion Collider (EIC) è comprendere l’origine della massa del nucleone. Gli scienziati sono interessati anche a capire come la massa dei quark e dei gluoni sia distribuita negli adroni, particelle subatomiche come protoni e neutroni composte da quark e mantenute insieme dalla forza forte.
I nuovi calcoli dimostrano che è possibile ottenere numericamente la distribuzione di massa basandosi sui primi principi, partendo dalle leggi fisiche di base. Questo nuovo approccio ai calcoli aiuterà gli scienziati a interpretare i dati provenienti dagli esperimenti di fisica nucleare.
Futuri Esperimenti e Approfondimenti sulla Struttura del Protone
Sono in programma esperimenti che esploreranno l’origine della massa del nucleone presso il futuro EIC presso il Brookhaven National Laboratory. Attraverso lo scattering elettrone-protone, sarà possibile produrre stati pesanti sensibili alla struttura interna del protone, in particolare alle distribuzioni dei gluoni.
Analizzando i dati provenienti dagli scattering, gli scienziati potranno comprendere come la massa dei quark e dei gluoni sia distribuita all’interno del protone, in modo simile a come i ricercatori hanno utilizzato la diffrazione dei raggi X per scoprire la forma a doppia elica del DNA.
Approfondimenti Teorici e Implicazioni del Modello Standard
I calcoli teorici sono fondamentali per aiutare gli scienziati a comprendere come la massa sia distribuita tra gli adroni secondo il Modello Standard, fornendo indicazioni per gli esperimenti futuri. I risultati rivelano aspetti cruciali sulla distribuzione di massa all’interno di particelle come il pione e il nucleone.
I risultati suggeriscono che la struttura del pione, in particolare, svolga un ruolo importante nel collegare due proprietà del mondo descritto dal Modello Standard: l’esistenza di una scala assoluta e l’asimmetria delle quantità sinistrorse e destrorse.
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