گلوئون‌های بیشتر در پیون

تجزیه و تحلیل ترکیبی از داده‌های موجود، نشان می‌دهد که سهم گلوئون نسبت به پیون برابر ۳ برابر بیشتر از تخمین‌های قبلی است.

در نگاه اول، پیون ساده به نظر می‌رسد. این ذره سبک ترین نوع مزون است که از یک جفت کوارک – پاد کوارک ساخته شده است. اما همانند همه چیزهای دیگر در کرومودینامیک کوانتومی ( QCD )  – نظریه نیروی قوی – هر چقدر که از نزدیک‌تر به اجسام نگاه کنید، پیچیده‌تر به نظر می‌رسند. به نظر می رسد یک پیون، نه تنها شامل دو کوارک “ظرفیتی” هستند بلکه “دریایی” از کوارک‌های مجازی است بین وجود و عدم وجود در حال تغییرند. علاوه بر این، پیون میزبان گلوئون‌ها است که حامل نیروی قوی است که کوارک ها را به هم مقید می‌کند (نگاه کنید به دیدگاه ۶ مارس ۲۰۱۷). کارهای قبلی نشان داده بودند که گلوئون‌ها تنها در حدود ۱۰٪ از تکانه‌ی پیون در انرژی‌های آزمایشی معمولی در حدود GeV ( گیگا الکترون ولت) سهم دارند، اما یک مطالعه جدید با استفاده از ترکیب داده‌های قدیمی و جدید، نشان داده است که سهم گلوئون ۳۰٪ است.

برخی از نخستین تلاش‌ها در تشریح بخش‌های داخلی پیون در دهه ۱۹۸۰ اتفاق افتاد، زمانی که محققان پراکندگی پیون‌ها را نسبت به اهداف ثابت هسته ای ضبط کردند.  با این حال، نتایج حاصل به علت کمبود داده‌ها در اندازه حرکت‌های کوچک، نامعلوم بود.  در دهه ۲۰۰۰، دانشمندان با استفاده از برخوردهای الکترون – پروتون که منجر به تولید نوترون می‌شود، شروع به استخراج اطلاعات در مورد پیون کردند. فرآیندی که در انرژی‌های خاص و زوایای تولید خاص، مستلزم تبادل پیون می‌شود.

محققان دانشگاهی در ایالت کارولینای شمالی در رالی، دانشگاه کانکتیکات و آزمایشگاه جفرسون، در ویرجینیا، داده‌های تولید نوترون را با داده‌های قدیمی مربوط به پراکندگی پیون ترکیب کردند. برای ایجاد سازگاری بین مجموعه داده‌ها، آن‌ها پیش‌بینی‌های QCD  را برای هر دو نوع فرآیند پر انرژی و کم انرژی مورد استفاده قرار دادند. شکست نهایی آن‌ها در مورد پیون، از لحاظ سهم اندازه حرکت بر حسب انرژی تجربی GeV ، در حدود ۵۴% از کوارک‌های ظرفیتی، ۱۶٪ از کوارک های دریایی و ۳۰٪ از گلوئون‌ها است.

این پژوهش در http://Physical Review Letters منتشر شده است.