Onderzoek: proton is geen simpel object met drie bouwstenen

ENGINEERINGNET.BE - Onderzoeksteam NNPDF brengt in de nieuwe studie talloze metingen van allerlei experimenten bij elkaar om de subtiliteiten van het deeltje in beeld te brengen.

Het resultaat is een nauwkeurige beschrijving van het ingewikkelde proton die de uitkomsten van experimenten tot op ongeveer een procent nauwkeurig beschrijft.

Met de klassieke aanpak van de quantum-chromodynamica is dat nog nooit gelukt, vooral omdat de berekeningen van de sterke kernkracht al snel oneindig ingewikkeld worden.

Het beeld dat oprijst uit de analyses is een ingewikkelder object dan zoals schoolboeken het proton voorstellen.

Behalve de up- en downquarks duiken bijvoorbeeld soms ook bottom quarks en antiquarks op, steeds zo dat er geen quantumregels worden overtreden. Er zijn ook aanwijzingen dat het charm-quark tot de kern behoort.

Het gedetailleerde beeld van de structuur van het proton is cruciaal voor de voortgang in het onderzoek in de deeltjesnatuurkunde, stelt Nikhef-theoreticus Juan Rojo.

In versnellers als de Large Hadron Collider op CERN worden protonen hard op elkaar geschoten om uit de brokstukken op te maken hoe de deeltjes op de kleinste schaal werken.

Rojo: “Voor de grote ontdekkingen, zoals van het higgsdeeltje, is het niet zo belangrijk dat protonen uit nog kleinere delen bestaan. Maar als je naar subtielere processen wilt kijken, moet je wel heel precies weten wat je op elkaar schiet. In dat stadium beginnen we nu te komen.”

De nieuwe details zijn met name belangrijk in de volgende jaren wanneer de LHC-versneller nog intensere protonenbundels gaat laten botsen, op zoek naar subtiele afwijkingen van wat het Standaardmodel van de deeltjesfysica voorspelt. “Dan moet je heel goed weten wat je verwacht.”