Физики описали влияние коррелированных пар нуклонов на распределение кварков и глюонов внутри атомных ядер. Ученые использовали данные экспериментов высоких энергий и показали, как парные связи между протонами и нейтронами внутри ядер меняют их структуру на уровне партонов. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.
Физики уже много десятилетий изучают структуру атомных ядер, где взаимодействия между составляющими их протонами и нейтронами описываются теорией квантовой хромодинамики. Ранее ученые фокусировались на индивидуальных нуклонах в ядре и составляли модели их поведения при высоких энергиях. Однако недавно обнаружилось, что внутри ядер образуются короткоживущие пары нуклонов с сильной взаимной корреляцией, которые оказывают существенное влияние на распределение частиц и общие свойства ядер. Впрочем, до сих пор не существовало описания этого влияния на распределение кварков и глюонов в ядре.
Физики из Германии, Израиля, США и Франции под руководством Эндрю Деннистона (A. W. Denniston) из Массачусетского технологического института и Томаса Йезо (T. Ježo) из Университета Мюнстера описали влияние коррелированных пар нуклонов на распределение партонов в ядрах. Для этого ученые провели детальный анализ взаимодействий нуклонов на основе данных о глубоко неупругом рассеянии лептонов, производстве бозонов W и Z, а также эффекте Дрелла — Яна. Исследователи внедрили в расчеты не только индивидуальные нуклоны, как в классическом подходе, но и парные корреляции, что позволило построить модельный образ структуры кварков и глюонов в парах нуклонов.
В результате ученые впервые смогли выделить универсальные параметры для кварков и глюонов в парах коррелированных нуклонов, подтверждающие уникальные свойства таких связей в ядрах. Оказалось, что пары нуклонов значительно влияют на распределение элементарных частиц, особенно на высоких уровнях энергии. По мнению авторов, их результаты также подтверждают гипотезу о доминировании протон-нейтронных пар в большинстве ядер, особенно в условиях высоких энергий.
Физики полагают, что результаты их исследования помогут в изучении природы атомных ядер и взаимосвязи между ядерными и кварковыми структурами. О том, как физики изучают ядра атомов и улучшают теорию, мы писали на примере исследования зарядового радиуса изотопов никеля.