Liczbę barionową mogą przenosić gluony, sugerują wyniki eksperymentu STAR

Liczba barionowa to jedna z liczb kwantowych opisujących cząstki: protony i neutrony mają ją dodatnią, a ich antycząstki ujemną. Według tradycyjnego modelu każdy z trzech kwarków walencyjnych w barionie niesie jej część. Hipoteza sformułowana w latach 70. XX wieku przypisuje tę rolę rozgałęzionej, Y-kształtnej konfiguracji pola gluonowego, nazywanej złączem barionowym. Dotąd żadnej z tych koncepcji nie potwierdzono doświadczalnie.

Zespół STAR, pracujący przy Relatywistycznym Zderzaczu Ciężkich Jonów (RHIC) w Brookhaven National Laboratory, porównał w różnych typach zderzeń jąder atomowych, jak przemieszczają się liczba barionowa i ładunek elektryczny. Jeśli liczbę barionową niosą głównie kwarki, które mają ładunek, obie wielkości powinny zachowywać się podobnie. Pomiary pokazały jednak, że ich związek jest znacznie słabszy, niż wynikałoby z obrazu opartego na samych kwarkach. To zgodne z wcześniejszymi obserwacjami STAR ze zderzeń jąder złota.

Według prof. Hanny Zbroszczyk z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej, związanej także z Brookhaven National Laboratory, „gluony, choć same nie mają liczby barionowej, mogą odgrywać istotną rolę w jej przenoszeniu”. Badaczka przypomina, że proton i neutron to układy, w których kwarki i gluony stale na siebie oddziałują.

Gluony same nie mają liczby barionowej, ale według nowych pomiarów mogą pomagać w jej przenoszeniu.

Uczelnia zastrzega, że wynik jest ważną wskazówką, ale nie ostatecznym dowodem, że to złącze barionowe przenosi liczbę barionową. Rozstrzygnąć to mają kolejne pomiary, m.in. w CEBAF, LHC i budowanym zderzaczu EIC, który posłuży do szczegółowego badania rozkładu kwarków i gluonów w jądrach atomowych. Takie badania mogą też pomóc wyjaśnić, skąd we Wszechświecie wyraźna przewaga materii nad antymaterią.

Artykuł nosi tytuł „Tracking the baryon number with nuclear collisions”. Wśród jego współautorów z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej są m.in. Daniel Kikoła, Jan Pluta, Daniel Wielanek i Hanna Zbroszczyk.