El protón no es una bolita sólida, sino más bien un entramado apretado de quarks y gluones. Los gluones son las partículas que transmiten la interacción fuerte, una especie de pegamento que mantiene unidos a los quarks. Pero este pegamento no solo une: también presiona.
En el experimento J/ψ-007, realizado en el acelerador Jefferson Lab, se dirigió un haz de fotones hacia protones. A veces, un fotón que choca con un protón produce una partícula J/ψ, que luego se desintegra en un par de muones. Midiendo con qué frecuencia ocurre esto en diferentes ángulos, los físicos reconstruyeron cómo se distribuyen los gluones dentro del protón.
Resulta que los gluones se concentran cerca del borde del protón y generan una presión compresiva. Esta presión impide que los quarks se separen: es la fuerza que mantiene intacto al protón. Los resultados coinciden con los cálculos en supercomputadoras, donde los físicos modelan el comportamiento de los quarks y gluones desde primeros principios.
Ahora tenemos una confirmación experimental directa de cómo los gluones forman la estructura interna del protón. Esto es importante no solo para entender la estructura de la materia, sino también para futuros experimentos en nuevos aceleradores, donde los protones chocarán con energías aún mayores.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2602.14416
We report on the measurement of the two-dimensional differential cross section for near-threshold J/$$\psi \to \mu^+\mu^-$$ photoproduction from the J/$$\psi$$-007 experiment in Hall C at Jefferson Lab. Our results agree with the previously published J/$$\psi \to e^+e^-$$ results. We extract the integrated photoproduction cross section and find no evidence for open-charm contributions. A combined analysis of both decay channels following a Holographic QCD approach yields improved experimental constraints on the gluonic gravitational form factor $$\mathcal{C}_g(t)$$. Our results agree with recent lattice QCD calculations and we obtain $$\mathcal{C}_g(t)$$ with a comparable statistical precision to lattice QCD. Our results support a spatial picture where gluons dominate at larger radii with a confining inward pressure. This work provides new input for exploring the mechanical properties of gluons inside the proton.
La presión dentro del protón es miles de millones de veces mayor que la presión en el centro de una estrella de neutrones, el objeto más denso conocido en el universo.
En la novela 'El problema de los tres cuerpos' de Liu Cixin, los extraterrestres crean protones-sophons desplegándolos en estructuras bidimensionales, pero ni siquiera allí se menciona cómo la presión de los gluones los mantiene sin desintegrarse.