Vea También
 |
| Impresión artística del neutrón y su estructura interna. Crédito de la imagen: Xiaorong Zhu / University for Science and Technology, China. |
El neutrón es un sistema ligado de tres quarks de valencia y un mar neutro formado por gluones y pares quark-antiquark. Aunque el protón se descubrió en 1919 y el neutrón en 1932, su estructura aún no se comprende del todo. Los físicos utilizan factores de forma electromagnéticos para describir la estructura dinámica interna del neutrón y el protón. Estos factores de forma representan una distribución media de carga eléctrica y magnetización. En una nueva investigación, los físicos de la Colaboración BESIII midieron las reacciones de aniquilación electrón-positrón en un par de neutrones y antineutrones para determinar el factor de forma efectivo del neutrón.
"Un único factor de forma, medido a un determinado nivel de energía, no dice mucho en un principio", afirma el profesor Frank Maas, investigador del clúster de excelencia PRISMA+, del Instituto Helmholtz de Maguncia y del GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung de Darmstadt.
"Las mediciones de los factores de forma a distintas energías son necesarias para sacar conclusiones sobre la estructura del neutrón".
"En ciertos rangos de energía, que son accesibles mediante experimentos estándar de dispersión electrón-protón, los factores de forma pueden determinarse con bastante precisión".
"Sin embargo, hasta ahora no ha sido así en otros rangos para los que se necesitan las llamadas técnicas de aniquilación que implican que la materia y la antimateria se destruyan mutuamente".
Utilizando el Espectrómetro de Pekín III (BESIII) en el Colisionador de Electrones-Positrones II de Pekín (BEPCII), el profesor Maas y sus colegas estudiaron los pares de neutrones y antineutrones producidos en aniquilaciones electrón-positrón a energías de centro de masa entre 2 y 3,08 GeV (gigaelectronvoltios).
Sus resultados mejoran la estadística del factor de forma del neutrón en más de un factor 60 respecto a las mediciones anteriores.
También demuestran que los datos del factor de forma de los neutrones procedentes de la aniquilación en el régimen temporal están a la par con los de los experimentos de dispersión de electrones.
"Con estos nuevos datos, hemos llenado, por así decirlo, un espacio en blanco en el 'mapa' del factor de forma de los neutrones, que hasta ahora era un territorio desconocido", dijo el profesor Maas.
"Estos datos son ahora tan precisos como los obtenidos en los correspondientes experimentos de dispersión".
"Como resultado, nuestro conocimiento de los factores de forma del neutrón cambiará drásticamente y, por tanto, obtendremos una imagen mucho más completa de este importante bloque de construcción de la naturaleza".
Fuentes, créditos y referencias:
Oscillating features in the electromagnetic structure of the neutron. Nat. Phys 17, 1200-1204; doi: 10.1038/s41567-021-01345-6