Gluonen in protonen aan de basis van links-rechts asymmetrieën

24 maart 2016

English follows below:

Onderzoekers uit Groningen (RUG) en Amsterdam (VU), landelijk samenwerkend binnen Nikhef, hebben een nieuwe verklaring geopperd voor de verschillen tussen links en rechts die optreden in botsingen tussen protonen wanneer één van de protonen zijn draairichting (spin) loodrecht op de bewegingsrichting heeft. In een artikel dat deze week (online) gepubliceerd is in het vooraanstaande tijdschrift Physical Review Letters, relateren zij deze verschillen en eerder voorgestelde verklaringen daarvoor, aan één enkele correlatie die optreedt in de sterke gluon krachtvelden in het proton. Zo’n unificerende beschrijving kan als nieuw uitgangspunt gebruikt worden voor het begrijpen van de gedetailleerde structuur van spin-gepolariseerde protonen en deze relateren aan de uitkomsten van experimenten die dat onderzoeken.

Ruim 25 jaar geleden is gebleken dat protonen die hun draairichting loodrecht op de bewegingsrichting hebben, zelfs bij hoge botsingsenergieën, aanleiding geven tot grote links-rechts asymmetrieën die gemeten worden in de verdeling van deeltjes die in de botsingen met spin-gepolariseerde protonen geproduceerd worden. Het is een formidabele uitdaging gebleken om de oorsprong van deze asymmetrie theoretisch te verklaren. Een grote verscheidenheid aan mechanismes is in de loop der jaren voorgesteld, maar in de nieuwe publicatie in Physical Review Letters wordt nu aangetoond dat die mechanismes eenzelfde oorsprong hebben in het geval van botsingen bij hoge energieën waar de krachtdeeltjes in de protonen, de gluonen, domineren. Deze beschrijving kan de komende jaren getest worden in experimenten bij het Brookhaven National Laboratory in de Verenigde Staten en mogelijk ook in toekomstige experimenten bij CERN of bij een nieuwe Electron-Ion Collider waarvoor plannen bestaan in de Verenigde Staten.

Dit onderzoek is uitgevoerd door Daniël Boer (Van Swinderen Instituut, Rijksuniversiteit Groningen) in samenwerking met Miguel Garcia Echevarria, Jian Zhou en Piet Mulders (Nikhef en Vrije Universiteit Amsterdam)

Contactpersoon: Prof.dr. Daniël Boer, (050) 363 36 56
Referentie: ‘Single Spin Asymmetries from a single Wilson loop’
Daniël Boer, Miguel G. Echevarria, Piet J. Mulders, Jian Zhou
Online versie in Physical Review Letters van 21 Maart 2016:
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.122001

Het Van Swinderen Instituut van de Rijksuniversiteit Groningen trad in februari 2016 toe tot het Nikhef-samenwerkingsverband. Lees meer >>

Gluons as a source of left-right asymmetries

Researchers from Groningen (RUG) and Amsterdam (VU) nationally collaborating within Nikhef have put forward a new explanation for the differences between left and right that arise in collisions between protons whenever one of the protons has its rotation direction (spin) orthogonal to the direction of motion. In a paper published this week (online) in Physical Review Letters, they link these differences and previously proposed explanations to a single correlation in the strong gluonic fields inside the proton. Such a unifying picture can be used as a new viewpoint for understanding the structure of spin-polarized protons and relating this to the outcomes of experiments that investigate that structure.

More than 25 years ago it became apparent that protons that are spinning around a direction orthogonal to their direction of motion lead to large left-right asymmetries observed in the distribution of particles produced in collisions involving spin-polarized protons, even at high collision energies. It has posed a formidable challenge to theoretically explain the origin of this asymmetry. A large variety of mechanisms has been put forward over the years, but in the new publication in Physical Review Letters it is demonstrated that these mechanisms all have the same origin in high-energy collisions where the force particles, the gluons, inside protons dominate. This description can be tested in the coming years in experiments at Brookhaven National Laboratory in the United States and also possibly in future experiments at CERN or a new Electron-Ion Collider for which there are plans in the United States.

This research has been carried out by Daniël Boer (Van Swinderen
Institute, University of Groningen) in collaboration with Miguel
Garcia Echevarria, Jian Zhou and Piet Mulders (Nikhef and Vrije
Universiteit Amsterdam)

Contact: Prof.dr. Daniël Boer, (050) 363 36 56
Reference: ‘Single Spin Asymmetries from a single Wilson loop’
Daniël Boer, Miguel G. Echevarria, Piet J. Mulders, Jian Zhou
Online version of Physical Review Letters of March 21, 2016:
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.122001

The Van Swinderen Institute, University of Groningen became a member of the Nikhef-collaboration in February 2016 Read more (Dutch only)>>