Nikhef-theoreticus Juan Rojo in de media over het raadselachtige proton

1 maart 2021

Theoretische natuurkundige Juan Rojo van de VU Amsterdam en Nikhef gaf in de media commentaar op nieuw onderzoek naar het binnenwerk van het proton. Daarin blijkt meer antimaterie voor te komen dan verwacht.

Rojo kwam aan het woord in een artikel in Quanta Magazine. Ook de Volkskrant sprak hem.

Aanleiding voor de interviews is een publicatie in het blad Nature van Argonne National Laboratory in Illinois. Daar is twintig jaar lang het SeaQuest-experiment gedaan om uit te vinden wat er in het proton gaande is.

Al lang is bekend dat het simpele maar klassieke beeld niet klopt van drie quarks (up up en down) die een proton vormen. In werkelijkheid zijn protonen een wervelende zee van quarks, antiquarks en gluonen, afgezien van de drie basis-quarks.

Dit beeld wordt beschreven met de theorie van de quantumchromodynamica (QCD) uit de jaren zeventig van de vorige eeuw. Rekenen met de theorie is nog steeds uitermate lastig omdat de gluonen, de deeltjes die de kracht tussen de quarks overbrengen, zelf ook gevoelig zijn voor die Sterke Kernkracht.

Het beeld binnen QCD van het proton is twee up-quarks en een down-quark in een kolkende zee van kortstondig gevormde paren van meer quarks en antiquarks, en gluonen. Dat het geheel in balans blijft noemen deskundigen een wonder.

Maar het wordt nog gekker. SeaQuest (genoemd naar de deeltjeszee in het proton) meldt nu een raadselachtig resultaat: voor elk up antiquark is er gemiddeld 1,4 down antiquark. In een naïef model zouden evenveel up als down antiquarks meer voor de hand liggen.

Er zijn uiteenlopende theoretische verklaringen voor die asymmetrie, maar het relatief eenvoudige experiment in Illinois kan niet uitmaken welke de beste is, zeggen de experts in Quanta Magazine. Volgens QCD-expert Rojo is het nieuwe resultaat belangrijk voor de versnellerexperimenten die met botsende protonen naar onbekende verschijnselen zoeken.