Gluonen in protonen aan de basis van links-rechts asymmetrieën

Onderzoekers uit Groningen (RUG) en Amsterdam (VU) landelijk samenwerkend binnen Nikhef hebben een nieuwe verklaring geopperd voor de verschillen tussen links en rechts die optreden in botsingen tussen protonen wanneer één van de protonen zijn draairichting (spin) loodrecht op de bewegingsrichting heeft. In een artikel dat deze week (online) gepubliceerd is in het vooraanstaande tijdschrift Physical Review Letters, relateren zij deze verschillen en eerder voorgestelde verklaringen daarvoor, aan één enkele correlatie die optreedt in de sterke gluon krachtvelden in het proton. Zo’n unificerende beschrijving kan als nieuw uitgangspunt gebruikt worden voor het begrijpen van de gedetailleerde structuur van spin-gepolariseerde protonen en deze relateren aan de uitkomsten van experimenten die dat onderzoeken.

Ruim 25 jaar geleden is gebleken dat protonen die hun draairichting loodrecht op de bewegingsrichting hebben, zelfs bij hoge botsingsenergieën, aanleiding geven tot grote links-rechts asymmetrieën die gemeten worden in de verdeling van deeltjes die in de botsingen met spin-gepolariseerde protonen geproduceerd worden. Het is een formidabele uitdaging gebleken om de oorsprong van deze asymmetrie theoretisch te verklaren. Een grote verscheidenheid aan mechanismes is in de loop der jaren voorgesteld, maar in de nieuwe publicatie in Physical Review Letters wordt nu aangetoond dat die mechanismes eenzelfde oorsprong hebben in het geval van botsingen bij hoge energieën waar de krachtdeeltjes in de protonen, de gluonen, domineren. Deze beschrijving kan de komende jaren getest worden in experimenten bij het Brookhaven National Laboratory in de Verenigde Staten en mogelijk ook in toekomstige experimenten bij CERN of bij een nieuwe Electron-Ion Collider waarvoor plannen bestaan in de Verenigde Staten.

Dit onderzoek is uitgevoerd door Daniël Boer (Van Swinderen Instituut, Rijksuniversiteit Groningen) in samenwerking met Miguel Garcia Echevarria, Jian Zhou en Piet Mulders (Nikhef en Vrije Universiteit Amsterdam)

Contactpersoon: Prof.dr. Daniël Boer, (050) 363 36 56

Referentie: ‘Single Spin Asymmetries from a single Wilson loop’, Daniël Boer, Miguel G. Echevarria, Piet J. Mulders, Jian Zhou

Online versie in Physical Review Letters van 21 Maart 2016