انتشار اولین تصویر هسته اتم ساخته‌شده از کوارک و گلوئون

به گزارش گروه علمی ایرنا از فیز، کوارک (Quark)، یک ذره بنیادی و یکی از اجزای پایه‌ای تشکیل‌دهنده ماده است. گلوئون (Gluon) هم ذره‌ای است که بین کوارک ها مبادله می‌شود تا آنها را به هم پیوند دهد. به این ترتیب گلوئون‌ها به طور غیرمستقیم مسئولیت جاذبه بین پروتون‌ها و نوترون‌ها را در هسته اتم دارند.

از آنجا که هسته‌ اتم از پروتون و نوترون ساخته شده است؛ ذراتی که از طریق تراکنش کوارک‌های پیوند خورده با گلوئون‌ها موجودیت پیدا می‌کنند، به نظر می‌رسد بازتولید تمام خصوصیات هسته اتمی که تا کنون در آزمایش‌های هسته‌ای مشاهده شده‌، تنها با استفاده از کوارک و گلوئون دشوار نیست. اما فیزیکدان‌ها از جمله فیزیکدان‌های موسسه فیزیک هسته‌ای آکادمی علوم لهستان تازه اکنون موفق به انجام این کار شده اند.

از زمان کشف اجزای اصلی هسته اتم یعنی پروتون و نوترون تقریبا یک قرن گذشته است. در ابتدا این ذرات جدید به عنوان اجزای تقسیم‌نشدنی محسوب شدند. اما در دهه ۱۹۶۰ میلادی این نظر مطرح شد که پروتون‌ها و توترون‌ها در انرژی بالا، ساختار داخلی خود را بر ملا خواهند کرد. سپس وجود کوارک‌ها به طور تجربی تایید شد و از این رو ممکن است شگفت‌آور به نظر برسد که با وجود گذشته چند دهه، هیچ کس قادر نبوده است نتایج آزمایش‌های هسته‌ای را با مدل‌های کوارک-گلوئون بازسازی کند.

این بن‌بست طولانی اکنون در یک مقاله انتشار یافته در نشریه پژوهشی یادداشت‌های مروری فیزیک (Physical Review Letters) چاپ انجمن فیزیک آمریکا پایان یافته است. مولفان اصلی این مقاله دانشمندانی از یک همکاری بین‌المللی به نام nCTEQ از جمله دانشمندانی از موسسه فیزیک هسته‌ای آکادمی علوم لهستان هستند.

دکتر الکساندر کوسینا از محققان این پروژه گفت: تا اکنون دو توصیف موازی از هسته اتم وجود داشته که یکی بر اساس پروتون و نوترون بوده که در انرژی پایین می‌بینیم و دیگری برای انرژی بالا بر اساس کوارک و گلوئون است. ما در این تحقیق موفق شدیم این دو جهان جدا از هم را در کنار هم قرار دهیم.

این فیزیکدان‌ها از داده های برخوردهای انرژی بالا شامل شتاب دهنده ال اچ سی LHC در لابراتوار موسسه سرن در ژنو استفاده کرده و هدف اصلی این کار مطالعه ساختار پارتونی هسته اتم در انرژی بالا بود. رویکرد جدید این محققان به آنها اجازه داد که برای ۱۸ هسته اتم مورد مطالعه عملکرد توزیع پارتون در هسته اتم، توزیع پارتون در زوج‌های هسته‌ای همبسته را مشخص کنند. نتایج این تحقیقات مشاهدات شناخته شده از آزمایش‌های انرژی پایین را تایید کرد.