Medição de prótons pode oferecer respostas sobre o início do universo

Na segunda metade do século XX, tornou-se evidente que os prótons podiam oscilar de maneira semelhante a um sino. Nos últimos 30 anos, os cientistas se dedicaram a investigar isso e agora possuímos visualizações em 3D que desmistificam o próton em seu estado mais relaxado. No entanto, as complexidades tridimensionais de um próton vibrante permanecem envoltas em enigma.

Um novo estudo conduzido pelo Thomas Jefferson National Accelerator Facility, sob a alçada do Departamento de Energia dos EUA, visa pesquisar a arquitetura 3D de prótons e nêutrons ressonantes. De acordo com os pesquisadores, os atributos centrais e a conduta dinâmica dos núcleons — prótons e nêutrons que constituem os núcleos atômicos — pode fornecer novas percepções a respeito das substâncias fundamentais geradas no início do universo.

Dentro de cada núcleon estão trigêmeos de quarks, cimentados por partículas semelhantes a uma espécie de cola chamada glúons, cortesia da força mais formidável que existe , a interação forte. Quando levados a um estado de energia elevada, os quarks constituintes de um núcleon giram e se empurram, culminando em um núcleon em estado “ressonante”. 

Concepção artística de três quarks ligados pela força nuclear forte dentro de um núcleon.

Para desvendar isso, um grupo de pesquisadores da Justus Liebig Universitat em Giessen, Alemanha e da Universidade de Connecticut nos Estados Unidos, assumiram em conjunto a Colaboração CLAS. A equipe realizou seu experimento na Instalação Aceleradora de Feixe de Eletrônicos (CEBAF) reconhecida mundialmente como um centro que facilita as atividades de mais de 1.800 físicos nucleares em todo o mundo.

Stefan Diehl, pesquisador da JLU Giessen e da Universidade de Connecticut, diz que o estudo lança uma nova luz sobre as características elementares das ressonâncias de núcleon. O trabalho de base já estabelecido está estimulando um exame mais minucioso do contorno 3D do próton oscilante e como ele atinge o estado ressoante.

Durante o estudo que se iniciou em 2018, os pesquisadores empregaram o detector CLAS12 do Jefferson Lab situado no Experimental Hall para lançar uma torrente de elétrons de alta velocidade em uma câmara de gás de hidrogênio gelada. O bombardeio de elétrons agitou os prótons adormecidos, provocando vibrações em seus quarks internos que levaram à ressonância do núcleon emparelhada com uma entidade quark-antiquark, comumente conhecida como méson.

Embora essas ressonâncias sejam efêmeras, elas deixam uma pegada indelével: novas partículas geradas a partir da energia residual do estado excitado. Essas partículas recém-nascidas duram apenas o tempo suficiente para serem detectadas, permitindo assim a reconstrução do fenômeno ressonante.

Diehl elucida que essas investigações ajudarão a compreender a fase de plasma infantil do universo , composta apenas por quarks e glúons rodopiantes, que eventualmente se transformaram na matéria como a conhecemos.

Ficou com alguma dúvida? Conte para gente em nossas redes sociais e aproveite para compartilhar o post com os seus amigos.