Nuklearni teoretičari u Nacionalnoj laboratoriji Brukhejven i Nacionalnoj laboratoriji Argon uspešno su primenili novi teorijski pristup za izračunavanje Kolins-Soperovog jezgra, veličine koja opisuje kako se distribucija poprečnog momenta kvarkova unutar protona menja sa energijom sudara.
Novi proračun precizno odgovara rekonstrukcijama zasnovanim na modelu iz podataka o sudaru čestica. Posebno je efikasan za kvarkove sa malim poprečnim impulsima, gde su ranije metode bile nedostatke.
Ovaj pristup zasnovan na teoriji pruža prve tačne proračune o tome kako se distribucija poprečnog impulsa kvarkova unutar protona menja sa energijom sudara. Pristup će obezbediti znatno tačnija teorijska predviđanja za mala poprečna kretanja kvarkova unutar protona. Ovo će eliminisati potrebu za modeliranjem najkompleksnijih kvark-gluonskih interakcija upravljanih jakom silom.
Tim je koristio rešetkastu kvantnu hromodinamiku (KCD), simulacije zasnovane na superkompjuteru koje prate interakcije kvark-gluona na 4D prostorno-vremenskoj rešetki. Novi teorijski pristup omogućio je timu da značajno pojednostavi svoje proračune KCD mreže i dobije precizne rezultate čak i za malo poprečno kretanje kvarkova, gde interakcije kvark-gluona postaju jake i složene.
Ovako precizni opisi malog poprečnog kretanja kvarkova nisu se mogli postići u prethodnim KCD proračunima na rešetki koji su koristili konvencionalnije pristupe.
Novi rezultati za kvarkove sa malim poprečnim impulsom su u skladu sa prethodnim rezultatima, ali su mnogo precizniji i imaju znatno manje nesigurnosti. Oni se takođe poklapaju sa modelima razvijenim da objasne postojeće eksperimentalne podatke.
Ova dostignuća pokazuju da se novi pristup može koristiti za predviđanje i tumačenje budućih eksperimentalnih rezultata pri različitim energijama sudara u budućem kolajderu EIC, koji se gradi u Bruhejvenskoj nacionalnoj laboratoriji, i Evropskom velikom hadronskom sudaraču.
Fizičari će koristiti ova predviđanja i eksperimente da saznaju o malom poprečnom kretanju kvarkova unutar protona i kako to kretanje doprinosi spinu protona.
