Протон показал свои скрытые нити экспресс
Пучок электронов, закрученный как штопор, врезается в протон. Из точки удара вылетают пары частиц — положительный и нейтральный пионы. Физики впервые измерили, как часто такие пары разлетаются под разными углами, когда спин электрона направлен влево или вправо.
Разница в этих частотах — асимметрия — оказалась не нулевой. Это значит, что внутри протона кварки и глюоны не просто хаотично движутся, а связаны особыми корреляциями. Одна из них описывается величиной, которую раньше почти не удавалось измерить напрямую.
Ещё одно открытие: поведение пар зависит от их заряда. Пары из положительного и нейтрального пиона ведут себя иначе, чем пары из отрицательного и нейтрального. Так впервые проявилась зависимость от изоспина — характеристики, различающей протон и нейтрон.
Теперь у физиков есть новый инструмент: измеряя углы разлёта пар, можно поточечно извлекать ту самую величину, что описывает кварк-глюонные корреляции. Протон перестаёт быть гладким шариком и показывает свои внутренние нити.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2602.14271
A first measurement of beam spin asymmetries for $$\pi^+\pi^0$$ and $$\pi^-\pi^0$$ pairs in semi-inclusive deep inelastic scattering is reported. The asymmetries in the dihadron angular distributions were measured from the scattering of a 10.6 GeV longitudinally polarized electron beam off a proton target, using the CLAS12 detector at Jefferson Lab. A photon classifier using a Gradient Boosted Trees (GBTs) architecture was trained with Monte Carlo simulations to reduce the amount of false combinatorial background $$\pi^0$$s, increasing statistics by up to five-fold compared to previous CLAS12 $$\pi^0$$ analyses. A nonzero $$\sin\phi_{R_\perp}$$ asymmetry is observed. This measurement is sensitive to the underexplored collinear twist-3 PDF $$e(x)$$, which encodes quark-gluon correlations in the proton, and presents a new avenue for its point-by-point extraction. The asymmetries also provide the first experimental evidence for the isospin-dependence of the helicity-dependent dihadron fragmentation function $$G_1^\perp$$, revealed by a sign-difference between the $$\pi^+\pi^0$$ and $$\pi^-\pi^0$$ channels in the $$\sin(\phi_h-\phi_{R_\perp})$$ modulation. In contrast, a large, same-sign enhancement near the $$\rho$$ mass for the $$\sin(2\phi_h-2\phi_{R_\perp})$$ modulation is observed, matching spectator model predictions in $$\pi^+\pi^-$$ pairs.
Детектор CLAS12 в Лаборатории Джефферсона имеет размеры примерно с небольшой дом и содержит тысячи каналов регистрации частиц, работающих одновременно.