Кварк — это элементарная частица и фундаментальная составляющая материи. Вся наблюдаемая материя состоит из фундаментальных частиц, в том числе кварков и электронов. Кварки образуют нуклоны — протоны и нейтроны, — входящие в состав атомного ядра. Понимание того, как кварки работают по отношению к импульсу протона, является фундаментальным свойством, которое не поддается измерению с тех пор, как эти частицы были открыты 50 лет назад.
В результате нового эксперимента ученым удалось собрать ценную информацию о кварках и природе вещества в течение 20 лет наблюдений. Эти данные помогли понять результаты других научных работ, выполненных физиками по всему миру за это время. Но самое главное — результаты этого эксперимента показали, что кварки в атомном ядре могут соединяться не только традиционным известным способом, но и по альтернативному механизму.
«Фундаментальный, остававшийся без ответа вопрос для ядерной физики заключается в том, состоят ли ядра из протонов и нейтронов или они состоят из квазичастиц с квантовыми числами нейтронов и протонов, но с внутренней структурой кварков, которая была изменена огромными силами, сжимающими внутренности ядер»,-сказал Энтони Томас, старший профессор физики Университета Аделаиды.
Доказательства таких изменений были получены в результате эксперимента в ЦЕРНЕ в 1980-х годах — тогда физики заметили так называемый EMC-эффект. Работа, проделанная учеными в Университете Аделаиды десять лет назад в сотрудничестве с коллегами из Японии, намекнула на существование нового способа поведения кварков. Исследование показало, что в ядре с неравным числом нейтронов и протонов изменение распределения импульсов верхних и нижних кварков будет различным — это и есть изовекторный EMC-эффект.
Открытие означает, что ядро атома и правда может быть совокупностью кварков с квазичастицами в виде протонов и нейтронов. Но эти результаты физикам еще предстоит подтвердить множеством экспериментов.