Οι Φυσικοί διερευνούν τις ιδιότητες του spin του πρωτονίου

Από την δικτυακή έκδοση του Scientific American. 19 Δεκεμβρίου 2001

Όταν μιλάμε για το spin του πρωτονίου, το συνολικό spin έχει μεγαλύτερη τιμή από το άθροισμα των quarks που το απαρτίζουν. Κάθε πρωτόνιο περιέχει 3 quarks, τα spin των οποίων μπορούν να δώσουν μόνο το 20% του συνολικού spin του πρωτονίου. Νέα όμως πειράματα στον Σχετικιστικό Συγκρουστή Βαρέων Ιόντων (RHIC) στο εργαστήριο Brookhaven, μπορούν να βοηθήσουν να λυθεί το πρόβλημα γύρω από το μέρος του spin του πρωτονίου.

Αυτά αφορούν την έρευνα των ιδιοτήτων των γκλουονίων, των σωματιδίων δηλαδή που συνενώνουν τα quarks και είναι οι φορείς των ισχυρών αλληλεπιδράσεων. Σύμφωνα με τον Naohito Saito, μέλος της επιστημονικής ομάδας "Ελπίζουμε να κερδίσουμε μια καλύτερη κατανόηση για την δομή της ύλης και την ισχυρή δύναμη που συγκρατεί τα συστατικά του πρωτονίου".

Χρησιμοποιώντας τελευταίου τύπου μαγνητικά πηνία που λέγονται "φίδια της Σιβηρίας" (Βλέπε την εικόνα) ο Saito και οι συνεργάτες του δημιούργησαν 2 δέσμες πολωμένων πρωτονίων και τις πέρασαν μέσα από τους πέντε επιταχυντές του RHIC. "Αυτά θα είναι τα πρώτα πειράματα που έγιναν ποτέ, στα οποία τα πρωτόνια στις δύο συγκρουόμενες δέσμες έχουν όλα την ίδια κατεύθυνση spin," λέει ο Thomas Roser επικεφαλής της ομάδας στον επιταχυντή του Brookhaven.

Στην επόμενη φάση της έρευνας, που είναι προγραμματισμένη να ξεκινήσει την ερχόμενη εβδομάδα, οι ερευνητές θα φέρουν τις δύο δέσμες σε σύγκρουση τη μία με την άλλη. Αναλύοντας τα προϊόντα της σύγκρουσης, οι επιστήμονες μπορούν να διερευνήσουν τις κρούσεις μεταξύ ενός quark της μιας δέσμης και ενός γκλουονίου της άλλης. " Σε αντίθεση με προηγούμενα πειράματα" εξηγεί ο φυσικός Gerry Bunce του εργαστηρίου Brookhaven, "Οι συγκρούσεις των πρωτονίων με προσανατολισμένα spin θα μας επιτρέψουν να διαχωρίσουμε τις επιμέρους συνεισφορές τόσο των quarks όσο και των γκλουονίων." Και αυτό μπορεί ν' αποκαλύψει την πηγή του μυστηριώδους spin.