Bir protonun spin yapmasına ne neden olur ?

Bir zamanlar cevabının oldukça basit olduğu düşünülmesine rağmen,bu temel soru oldukça uzun bir süre parçacık fiziğinde bir gizem olarak yer almaktadır. Quark diye adlandırılan, protonun üç atomaltı parçacığının spinlerinin basitçe toplamı, protonun toplam spinini elde edebilirdi.

Fakat, 1980 lerdeki bir deney serisi , kuarkların spinin protonun tüm spininin sadece bir kısmından sorumlu olduğunu ispatlayarak, bunu bir döngü içerisine attı. Böylece fizikçilerin bugün proton krizi diye başvurdukları, bir protonun spininin kayıp parçaları veya katkıları için 10 yıl sürecek araştırmayı ortaya çıkardı.

Şu anda MIT fizikçilerinin de içinde olduğu 300 den fazla bir uluslararası araştırmacı takımı, protonun anti maddelerinin spini üzerine (kuarklar arasındaki bağ kırıldığında ortaya çıktıkları düşünülen kuarkların karşıt maddesi) yeni bir sınırlama koydu.

MIT Nükleer bilim labaratuarından (LNS) bir post doc öğrencisi olan Justin Stevens, etkileşimleri hakkında bazı temel şeyleri öğrenmek için protonun içerisindeki atomaltı parçacıklarının spine katkısını anlamak istiyoruz , diyor.” Bu kuark ve antikuarkların nereden geldiklerine ışık tutabilecek, antikuark spinine hassas yeni bir metodumuz var şimdi.”Stevens ve LNS de bir bilim arastirmacisi olan Jan Balewski, Brookhaven ulusal labaratuarındaki bir parçacık hızlandırıcı olan (RHIC) Rölativistik ağır iyon çarpıştırıcısında üretilen 1 milyardan fazla kayıt edilmiş proton çarpışmasının analizini yönetiyorlar.

Araştırmacılar, her çarpışma tarafından üretilen parçacıkları takip eden tesisteki STAR detektörünü kullanarak oluşturulduğunda geçici olarak protonun anti kuarkının spinini taşıyan bir temel parçacık olan bir W bozonu üreten , 3500 den fazla proton çarpışması tespit ettiler. ”W bozonunun ışıma ürünlerini ölçtük ve buradan antikuarkın spinini ve ana protonun spini ile nasil bir ilişkide olduğunu ortaya çıkarabiliriz”, diye açıklıyor Balewski. Sonuçta antikuarkın polarizasyonunun çok küçük olduğu ve protonun polarizasyonuna çok az katkıda bulunduğu ortaya çıktı.

Stevens, Balewski ve deney ortakları deney sonuçlarını Physical Review letters dergisinde yayınladılar

Kaynak :

www.newsoffice.mit.edu/2014/new-piece-proton-spin-crisis-0813

photo courtesy of http://www0.bnl.gov/newsroom/news.php?a=11699