理研、陽子内部のグルーオンの向きを精密測定することに成功

この「陽子の向き(スピン)の謎」を解明するためには、陽子の内部にあり光とは直接反応しないグルーオンを調べることが必要となる。同研究グループが用いたRHICは、向きを揃えた陽子(偏極陽子)同士を高エネルギーで衝突させるができ、陽子内部のグルーオンの衝突が起こるときに生成される中性π中間子(原子核内で陽子と中性子を強く結びつける力を仲介する素粒子)を用いることで内部のグルーオンを調べることができる。

今回の研究では、2012年～2013年にかけてRHICの最高衝突エネルギーである510 GeV、55%以上の陽子偏極度(陽子の向きが揃っている割合)による衝突実験を実施し、極めて高い精度のデータを収集することに成功した。衝突エネルギーを高くすると、陽子内部の低いエネルギーのグルーオンに対する感度が高くるため、この測定結果はこれまでで最も低いエネルギーの陽子内部のグルーオンの向きを測定したことになる。

同実験の結果、生成された中性π中間子はグルーオンの向きを反映して正の非対称度を持っていることがわかった。摂動QCDと呼ばれる理論による計算では、衝突エネルギー510 GeVでの非対称度の測定は、実験研究グループがこれまで測定した200 GeV以下での測定よりも大きな非対称度となることが示されており、これを支持する実験結果が得られたことになる。