La luz, girada en una dirección, incide sobre un protón. La partícula puede absorber el fotón o rechazarlo, y esto depende de cómo esté orientado su propio espín, ese pequeño trompo interno. En el experimento del acelerador MAMI en Maguncia, un haz de fotones polarizados golpeó blancos de protones y deuterones polarizados (núcleos de hidrógeno pesado). El detector Crystal Ball/TAPS capturó todo lo que salió despedido tras las colisiones, cubriendo casi todo el ángulo sólido: el 97%.
Las mediciones se hicieron con un paso fino en energía, de 200 a 1400 MeV. Esto permitió ver la estructura fina de la respuesta: cómo cambia la probabilidad de absorción al variar la energía del fotón. Antes no existían datos tan detallados. La comparación con los cálculos teóricos mostró un buen acuerdo, y de la diferencia entre el deuterón y el protón se extrajo información sobre el neutrón libre, que por sí solo es inestable y vive solo unos 15 minutos.
En resumen: la regla de suma GDH se confirmó para el protón, el neutrón y el deuterón. Este resultado no es solo una marca en el libro de texto. Es un punto de referencia preciso con el que se calibran los modelos que describen cómo los quarks y los gluones se agrupan en nucleones y cómo se comportan estos nucleones dentro del núcleo atómico.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2604.14385
New data for the total inclusive helicity-dependent cross section for the proton and deuteron were obtained in the photon energy interval 200-1400 MeV. The experiment was performed at the A2 tagged-photon facility of the Mainz Microtron (MAMI) using a circularly polarized photon beam and longitudinally polarized proton and deuteron targets. The reaction products were detected using the large-acceptance Crystal Ball/TAPS calorimeter, which covers 97% of the full solid angle. These new results, obtained with fine energy binning, significantly expand both the quantity and the quality of the available data for these observables and enable a detailed comparison with state-of-the-art theoretical calculations. From the combination of the results for the deuteron and the proton, important information could also be extracted for the free neutron. Based on these data, and using existing models to evaluate the missing contributions from unmeasured photon energy regions, the validity of the Gerasimov-Drell-Hearn (GDH) sum rule has been verified for the proton, the neutron, and the deuteron. These new data provide a precise experimental benchmark for theoretical models used to study nucleons, both in their free state and when embedded in the nuclear medium.
El neutrón libre vive en promedio unos 15 minutos, pero dentro del deuterón es estable, y sus propiedades se pudieron extraer restando la contribución del protón.
En la novela 'Spin' de Robert Wilson, la luz polarizada se usa para comunicarse con una inteligencia extraterrestre; aquí sirve como sonda para los vórtices más pequeños de la materia.