Загадка возрастом 44 года получила новую улику на Большом адронном коллайдере
Физики CERN впервые экспериментально показали, что внутренняя структура протонов и нейтронов зависит от их положения внутри атомного ядра. Коллаборация ATLAS обнаружила различия между нуклонами у края ядра и нуклонами в более плотной центральной области, а статистическая значимость результата достигла 6 сигма.
Протоны и нейтроны состоят из кварков и глюонов, причём распределение импульса между этими частицами меняется, когда нуклон находится внутри ядра. Такой эффект впервые заметили ещё в 1982 году и назвали EMC-эффектом, но его точная природа до сих пор остаётся предметом споров.
Новый результат ATLAS показывает, что изменения зависят не только от самого факта нахождения нуклона в ядре, но и от его положения. Нуклоны у внешнего края ведут себя иначе, чем частицы ближе к центру.
Для измерения физики использовали ультрапериферические столкновения ядер свинца на Большом адронном коллайдере. В таких событиях ядра пролетают рядом, а фотоны из мощных электромагнитных полей взаимодействуют с отдельными нуклонами. По образующимся струям частиц ATLAS восстанавливал распределение кварков и глюонов.
Исследователи анализировали данные столкновений свинца при энергии 5,02 ТэВ на пару нуклонов и сравнивали события, происходившие у края ядра, с более центральными взаимодействиями. Разница в распределении импульса партонов оказалась статистически значимой.
Наблюдение не объясняет окончательно EMC-эффект, но показывает, что плотность ядерного окружения напрямую влияет на внутреннюю структуру протонов и нейтронов. ATLAS рассчитывает проверить результат на значительно большей статистике новых столкновений тяжёлых ионов.