Прошло почти сто лет с тех пор, как были открыты главные компоненты ядра атома: протоны и нейтроны. Вначале эти частицы считали неделимыми, но в 1960-х ученые предположили, что при достаточно высоких энергиях протоны и нейтроны должны раскрыть свою внутреннюю структуру — кварки, удерживаемые глюонами. Вскоре существование кварков было подтверждено экспериментально. Тем не менее, долгое время никто не мог воспроизвести с кварк-глюонными моделями результаты экспериментов при низких энергиях, когда в атомных ядрах видны только протоны и нейтроны, пишет EurekAlert.

«До сих пор было два параллельных описания атомных ядер: одно, основанное на протонах и нейтронах, которые мы можем видеть при низких энергиях, и другое для высоких энергий, основанное на кварках и глюонах. В нашей работе мы сумели объединить два этих отдельных мира», — сказал Александр Кузина из Академии наук Польши, один из участников проекта.

Ученые использовали данные столкновений частиц в коллайдерах, в частности, Большого адронного коллайдера ЦЕРН. Основной их задачей было исследование партонной (относящейся к кваркам, антикваркам и глюонам) структуры атомных ядер при высоких энергиях, описанной функциями партонного распределения. Эти функции применяются для картирования распределения кварков и глюонов внутри протонов и нейтронов и в атомном ядре. С их помощью можно выделить экспериментально измеримые параметры, к примеру, вероятность создания определенной частицы в коллайдере.

С теоретической точки зрения, суть предложенной инновации заключается в увеличении зоны охвата функций партонного распределения. На сновании 18 изученных атомных ядер новый подход позволил определить функцию партонного распределения в атомных ядрах, партонное распределение в коррелированных нуклонных парах и даже количество таких пар.

Результаты согласуются с данными прошлых экспериментов, утверждающих, что большинство коррелированных пар — это протон-протонные пары. Другое преимущество предложенного учеными подхода в том, что он лучше описывает экспериментальные данные, чем традиционные методы описания партонного распределения в атомных ядрах.

Год назад группа ученых проекта ATLAS, одного из основных экспериментов БАК, впервые наблюдали запутанность между парами истинных кварков. Это открытие показывает, что запутанность может возникать при намного более высоких энергиях, по сравнению с энергиями, обычными для лабораторных экспериментов.