胶子螺旋度分布，寻找质子自旋组成的新方法
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几十年来，了解质子自旋的组成一直是粒子物理学的一个核心问题。夸克是质子的基本组成部分，人们认为它是质子自旋的主要部分。但令科学家们惊讶的是，它们对质子自旋的贡献很小，只占质子总自旋的30%左右。因此，物理学家一直在探索着质子自旋的其他来源。 强核力是宇宙四大基本力之一，它是将夸克“粘合”在一起以构成其他亚原子粒子（例如质子或中子）的东西。这种强力的表现形式被称为胶子，它被认为有助于质子的自旋。
胶子，将夸克结合在一起的力载体，携带着称为螺旋度的属性，本质上描述了它们的自旋。胶子螺旋度分布（Δg）是衡量与质子自旋方向一致的胶子数量与质子自旋反方向的胶子数量之差的指标，它是理解质子自旋结构的关键组成部分。因此，确定质子内胶子螺旋度分布对于理解质子自旋至关重要。 最近，发表在《物理评论D》的一篇论文，提出了一种新的方法，将实验数据与理论计算相结合以获取Δ，为质子自旋提供了新见解。 传统上，物理学家依赖于分析来自深度非弹性散射 (DIS) 的实验数据来提取有关部分子分布函数 (PDF) 的信息，部分子分布函数描述了在给定动量分数下在质子内找到特定类型部分子 (夸克或胶子) 的概率。然而，这些方法很难确定地分离出Δg的贡献。 格子量子色动力学 (LQCD) 为研究强核力提供了一个强大的理论框架。通过在离散时空格子上模拟这些粒子的相互作用，研究人员可以计算质子的各种性质。该研究引入了Ioffe时间伪分布的概念，它与部分子分布函数的矩相关，并且直接对Δg敏感。这些晶格数据与实验截面的部分子分布有类似的关系，可以很容易地包括在全局分析中。 该研究采用了一种全局分析技术，将来自各种DIS实验的大量实验数据集与格子量子色动力学模拟新纳入的Ioffe时间分布相结合。该研究的关键重点是中值部分子动量分数 (x) 处的Δg的符号，目前数据并不能明确排除负解。然而，观察到胶子螺旋度分布和夸克扇区的形状和大小发生了变化。 格子量子色动力学数据通过Ioffe时间分布的纳入对结果产生了重大影响。虽然目前格子量子色动力学模拟的精度水平不能明确地确定Δg的正或负性质，但与仅基于DIS数据的分析相比，它确实导致了提取的胶子和夸克螺旋度分布的实质性修改。 虽然最终确定Δg符号的追求仍在继续，但该研究为未来LQCD模拟的进步铺平了道路，并为统一理解质子和其它强子的自旋结构奠定了基础。这些知识将有助于我们进一步理解强核力和物质的基本性质。 |
