Глюонний «скелет» протона: нове дослідження перевертає уявлення про будову матерії

Нові результати колаборації STAR на прискорювачі RHIC, опубліковані в Science, надають перші експериментальні докази того, що баріонне число протона переноситься не його трьома валентними кварками, а Y-подібним «глюонним з'єднанням» — непертурбативною топологічною конфігурацією глюонного поля .

• Три незалежні вимірювання — зіткнення ізобарів (Ru+Ru vs. Zr+Zr), зіткнення фотонів із золотом та виходи чистих протонів у зіткненнях Au+Au — показали значно більше перенесення баріонів до центральної швидкості, ніж передбачалося, якби баріонне число несли валентні кварки окремо .
• Дані прямо спростовують традиційне уявлення, де кожен валентний кварк несе B=1/3, і натомість підтримують гіпотезу «баріонного з'єднання» (baryon junction), запропоновану в 1970-х роках, в якій саме глюонне з'єднання несе повне баріонне число (B=1) і нульовий електричний заряд .
• Під час зіткнень це глюонне з'єднання зупиняється набагато легше, ніж високоімпульсні валентні кварки; його енергія перетворюється на нові баріони, що розлітаються перпендикулярно до напрямку пучка, тоді як самі кварки продовжують рухатися вперед .

Ширше значення для глюонної матерії

• Це відкриття змінює фундаментальне розуміння того, як баріонне число — збережувана квантова властивість, що відрізняє матерію від антиматерії — закодоване в структурі адронів .
• Воно означає, що глюони не просто зв'язують кварки; вони можуть бути первинним носієм збережуваного квантового числа, надаючи глюонній матерії більш безпосередню роль у стабільності звичайної матерії.
• Результат також дає міцну експериментальну основу для вивчення перенесення баріонного числа з часів раннього Всесвіту, що актуально для проблеми асиметрії матерії та антиматерії, і підтримує існування екзотичних конфігурацій, таких як баріонні глюболи та глюонні «бакіболи», передбачені квантовою хромодинамікою (КХД) .