Efecto EMC
El efecto EMC es la sorprendente observación de que la sección transversal de la dispersión inelástica profunda de un núcleo atómico es diferente de la del mismo número de protones y neutrones libres (denominados colectivamente nucleones ). A partir de esta observación, se puede inferir que las distribuciones del momento de los quarks en los nucleones unidos dentro de los núcleos son diferentes de las de los nucleones libres. Este efecto fue observado por primera vez en 1983 en el CERN por la European Muon Collaboration , [1]de ahí el nombre "efecto EMC". Fue inesperado, ya que la energía de enlace promedio de los protones y neutrones dentro de los núcleos es insignificante en comparación con la energía transferida en las reacciones de dispersión inelástica profunda que sondean las distribuciones de los quarks. Si bien se han escrito más de 1000 artículos científicos sobre el tema y se han propuesto numerosas hipótesis, no se ha confirmado una explicación definitiva de la causa del efecto. [2] La determinación del origen del efecto EMC es uno de los principales problemas sin resolver en el campo de la física nuclear .
Los protones y neutrones , denominados colectivamente nucleones , son los componentes de los núcleos atómicos y de la materia nuclear como la de las estrellas de neutrones . Los propios protones y neutrones son partículas compuestas formadas por quarks y gluones , un descubrimiento realizado en SLAC a fines de la década de 1960 utilizando experimentos de dispersión inelástica profunda (DIS) ( Premio Nobel de 1990 ).
En la reacción DIS, una sonda (típicamente un electrón acelerado ) se dispersa desde un quark individual dentro de un nucleón. Midiendo la sección transversal del proceso DIS, se puede determinar la distribución de quarks dentro del nucleón . Estas distribuciones son efectivamente funciones de una sola variable, conocida como Bjorken- x , que es una medida de la fracción del momento del quark golpeado por el electrón.
Los experimentos que utilizan DIS a partir de protones por electrones y otras sondas han permitido a los físicos medir la distribución de quarks del protón en un amplio rango de Bjorken- x , es decir, la probabilidad de encontrar un quark con fracción de momento x en el protón. Los experimentos que utilizan objetivos de deuterio y helio-3 también han permitido a los físicos determinar la distribución de quarks del neutrón.
En 1983, la European Muon Collaboration publicó los resultados de un experimento realizado en el CERN en el que se midió la reacción DIS para la dispersión de muones de alta energía de los objetivos de hierro y deuterio. Se esperaba que la sección transversal para DIS de hierro dividida por la de deuterio, y escalada por un factor de 28 (el núcleo de hierro-56 tiene 28 veces más nucleones que el deuterio) sería aproximadamente 1. En cambio, los datos (Fig. 1) mostró una pendiente decreciente en la región de 0.3 < x <0.7, alcanzando un mínimo de 0.85 en los valores más altos de x .
Esta pendiente decreciente es un sello distintivo del efecto EMC. La pendiente de esta relación de sección transversal entre 0,3 < x <0,7 a menudo se denomina "tamaño del efecto EMC" para un núcleo dado.
