Slika: more kvarkova, izvor Nature Magazine.
Fizičari su uočili neravnotežu u vrstama antimaterije u nečemu što fizičari nazivaju “more kvarkova” (sea quarks) unutar protona.
Eksperiment nazvan SeaQuest, u Fermilabu u Bataviji otkrio je da u protonskom moru ima više donjih antikvarkova nego gornjih antikvarkova: u prosjeku na 1.4 donjih antikvarkova dođe 1 gornji antikvark. Asimetrija bi mogla pomoći u boljem shvatanju modela protona.
Protoni su građeni od tri kvarka – dva “gornja” kvarka i jedan “donji” kvark koji međusobno djeluju preko gluona, jedne vrste bozona. Gluoni se mogu razdvojiti na parove kvark – antikvark, koji tvore ovo “more kvarkova” (ustvari “more kvarkova i antikvarkova”). Sve to čini i građu protona znatno složenijom od onog da se sastoji od jednog donjeg i dva gornja kvarka.
To more kvarkova i antikvarkova koji brzo nastaju i nestaju i fluktuiraju komplicira interakcije unutar protona. Međutim, nekako bismo pretpostavili da postoji određena ravnoteža ovih čestica – recimo donjih i gornjih antikvarkova, no zapravo su naučnici otkrili narušavanje te ravnoteže. Unutar tog mora broj donjih antikvarkova premašuje broj gornjih antikvarkova.
Fizičari su istraživali šta se nalazi u protonu ispaljujući snop protona na “mete” od tekućeg vodika i deuterija (vodik s jednim neutronom u jezgri) i posmatrajući parove mion – antimion koji su krajnji produkt ove interakcije. U ovom primjeru, donji kvark u protonu snopa nailazi na donji antikvark u paru iz mora kvarkova u “meti”. Očekivalo se da je postoji simetrija između ovih antikvarkova, ali nije tako.
U radu objavljenom u Nature potkraj februara 2021. pod naslovom “The asymmetry of antimatter in the proton” naučnici iz Fermilaba opisuju opserviranu neravnotežu u česticama antimaterije, konkretno različitim tipovima antikvarkova nastalih u ovoj interakciji.
Ovakve devijacije su važne kao svojevrsni testovi teorije kvantne hromodinamike, a važne su i za ono što radi CERN – koji praktično sudara protone. Kako bi bolje razumjeli ove sudare, naučnici bi trebali bolje razumjeti strukturu samog protona.
