Studija koju je vodio prof. Chen Ksurong sa Instituta za modernu fiziku (IMP) Kineske akademije nauka (CAS) pružila je nove uvide u poreklo mase protona. Sa eksperimentalnog stanovišta, istraživači su sugerisali da bi uticaj teških kvarkova na masu protona mogao biti veći nego što su naučnici u početku mislili. Nalazi su objavljeni u Phisical Review D 27. februara.
Nukleoni, koji se sastoje od protona i neutrona, doprinose više od 99% vidljive mase univerzuma. Osnovni mehanizmi za masu nukleona su zamršeno povezani sa fenomenima kao što su kvantna anomalija tragova, ograničenje boje i dinamičko kršenje hiralne simetrije. Otuda je ispitivanje porekla nukleonske mase važna istraživačka tema u studijama strukture nukleona i kvantne hromodinamike.
U prethodnim studijama, postulirano je da masa kvarkova koji se nalaze unutar protona pretežno potiče od njegovih sastavnih kvarkova: dva gornja kvarka i jedan donji kvark, pri čemu se doprinosi drugih tipova kvarkova smatraju zanemarljivim. Nedavna istraživanja sugerišu moguće prisustvo težih vrsta kvarkova unutar protona. Ipak, ne postoje dovoljni direktni eksperimentalni dokazi koji bi potvrdili značajan uticaj teških kvarkova (čudni kvark, šarm kvark i kvark lepote) na masu protona.
U ovoj studiji, uspostavljanjem veze između energije kvantne anomalije protona i ukupnog sigma termina (uključujući doprinose lakih i teških kvarkova masi protona), istraživači na IMP-u su izvukli sigma termin iz eksperimentalnih podataka sa vektorskim mezonom blizu praga foto- proizvodnje.
Oni su otkrili sigma termin teških kvarkova veći od očekivanog, približno 337 MeV (dipolno uklapanje) i 455 MeV (eksponencijalno uklapanje), što čini 36%–48% ukupne mase protona (938 MeV). Statistička značajnost vrednosti koja nije nula (eksponencijalno uklapanje) dostiže približno sedam standardnih devijacija (što odgovara verovatnoći od 99,999999999744%).
Štaviše, korišćenje podataka iz dve eksperimentalne grupe, sa Kolmogorov-Smirnov metodom testa, potvrdilo je kompatibilnost sigma termina ekstrahovanog iz oba skupa podataka.
Ova studija nudi nove uvide za buduća istraživanja porekla mase protona i pruža nove opservacije za istraživanje nadolazećih elektron-jonskih sudarača (EIC).
