Protonen – en neutronenbotsingen doorgrond

Nieuws | de redactie

27 januari 2006 |

Een van de open vragen in de deeltjesfysica, is wat er met de bouwstenen gebeurt wanneer je protonen en neutronen met hoge snelheid laat botsen, terwijl een van de botsers snel om de eigen as draait. Dat is ongeveer vergelijkbaar met een goed gestoten carambole tijdens het biljarten, waarbij het effect van de gestoten bal ook de snelheid en richting van de geraakte ballen bepaalt. Wat blijkt? De draairichting van protonen en neutronen – waaruit atoomkernen zijn opgebouwd – hebben invloed hebben op hun botsingen, mits de snelheid van de deeltjes maar hoog is. Een en ander blijkt uit het promotieonderzoek van Fetze Pijlman (VU).

Deeltjesfysici kijken voor verklaringen naar de bouwstenen van protonen en neutronen. Die bestaan uit verschillende kwantumdeeltjes, of quarks (die de eigenlijke materie vormen), en gluonen (die zorgen dat de quarks aan elkaar blijven zitten). De bouwstenen, de quarks en gluonen, zijn al decennialang bekend, maar de beschrijving is tot op heden nog niet volledig. Op kwantumniveau zou de draairichting in theorie geen invloed moeten hebben op het verloop van de atomaire botsing. Maar al in de jaren tachtig werd het verschijnsel tóch waargenomen. Pijlman zoekt in zijn proefschrift naar een theoretische verklaring voor verschillende uitkomsten van experimenten.
Hij berekende dat een subtiel verschijnsel dat alleen op kwantumschaal optreedt – in samenhang met de beweging van de quarks – de oorzaak kan zijn voor het optreden van enkelvoudige spin asymmetrieën. Het lastige van experimenten die zijn theorie zouden kunnen bevestigen, is dat het gedrag van de deeltjes afhankelijk is van het soort experiment. Pijlman kon echter op basis van de theorie voorspellen hoe de aard van een experiment van invloed zou zijn op het gedrag van de deeltjes en dat zal vervolgens experimenteel worden getest.