Raadselachtige mesonen ontrafeld: voorspelling van ladingverdeling om sterke kernkracht te begrijpen

AmsterdamTitel: Wetenschappers ontrafelen de mysteries van mesonen

Bij het Brookhaven National Laboratory van het Amerikaanse Ministerie van Energie bestuderen wetenschappers mesonen, deeltjes die bestaan uit één quark en één antiquark. Ze gebruiken supercomputers om te voorspellen hoe elektrische ladingen in deze deeltjes zijn verdeeld. Dit onderzoek biedt meer inzicht in de sterke kernkracht, die de kern van atomen bijeenhoudt. Hun voorspellingen komen overeen met lopende experimenten en zullen toekomstige studies bij de Electron-Ion Collider (EIC) ondersteunen.

Deze voortgang steunt op een methode genaamd factorisatie. Deze methode houdt in dat complexe gegevens worden opgesplitst in eenvoudigere delen. Belangrijke onderdelen van deze methode zijn:

• Analyse van de manier waarop quarks en gluonen zich in mesonen verdelen.
• Onderzoek naar de interacties tussen quarks/gluonen en hoogenergetische virtuele fotonen.
• Toepassing van wiskundige methoden om eigenschappen van deeltjes uit experimentele gegevens af te leiden.

Factorisatie vereenvoudigt complexe processen, waardoor het gedrag van deeltjes eenvoudiger te voorspellen en te begrijpen is. De geldigheid ervan wordt bevestigd door onafhankelijke berekeningen die met elkaar overeenkomen, wat een belangrijke prestatie markeert. Dit bevestigt dat factorisatie daadwerkelijke problemen in hoogenergetische deeltjesbotsingen kan oplossen.

Lees ook:

Vandaag · 03:00

Patagonische sneeuwval: glaciale schild bedreigd zonder drastische vermindering van broeikasgasuitstoot

Onderzoekers hebben meer inzicht gekregen in Kwantenchromodynamica (QCD), de theorie die de sterke kernkracht beschrijft. Het oplossen van QCD-vraagstukken betekent vaak het werken met een groot aantal variabelen en het vereist veel rekenkracht. Door de factorisatiemethode te bevestigen, hebben wetenschappers nu een eenvoudiger manier gevonden om deze ingewikkelde problemen aan te pakken en waardevolle informatie te vergaren.

Dit onderzoek heeft niet alleen invloed op mesonen, maar helpt ook bij het nauwkeurig in kaart brengen van de verdeling van quarks en gluonen. Het stelt wetenschappers in staat om de complexe details van hadronen te bestuderen, zoals protonen en neutronen, die het grootste deel van het zichtbare universum vormen. Dit werk omvat samenwerkingen die gebruikmaken van middelen van faciliteiten van het Ministerie van Energie en de Amerikaanse Lattice Quantum Chromodynamics-samenwerking, en laat zien hoe mensen samenkomen om deze wetenschappelijke tak vooruit te helpen.

Toekomstige EIC-experimenten zullen onze kennis van de deeltjesfysica verder uitbreiden. Deze voorspellingen zijn van groot belang voor een juiste interpretatie van de resultaten. Dit gezamenlijke computationele succes markeert een nieuw tijdperk in het onderzoek naar de fundamentele bouwstenen van materie.