פיזיקאים משיתוף הפעולה STAR במאיץ RHIC במעבדה הלאומית ברוקהייבן הציגו נתונים המערערים על התמונה המקובלת של מבנה הפרוטון. על פי התוצאות החדשות, שפורסמו בכתב העת Science, המספר הבריוני — תכונה יסודית הקובעת את יציבות החומר — עשוי להיות נישא לא רק על ידי שלושה קווארקים ערכיים, אלא גם על ידי תצורה דמוית Y של גלואונים המחברים ביניהם.
באופן מסורתי נהוג היה לחשוב שכל אחד משלושת הקווארקים בתוך הפרוטון נושא שליש מהמספר הבריוני. עם זאת, ניתוח התנגשויות גרעינים ב-RHIC הראה כי תפיסה פשטנית זו אינה מסבירה את עודף הבריונים הנצפה, הנפלטים בניצב לכיוון האלומה.
החוקרים השוו את התפלגות המספר הבריוני עם חלוקה מחדש של המטען החשמלי באותם אירועים. התברר כי נוצרים בערך פי שניים יותר בריונים ממה שניתן היה לצפות בהתבסס על קווארקים שעצרו בלבד. אי-התאמה זו מצביעה על מנגנון נוסף להעברת המספר הבריוני.
המדענים מקשרים זאת ל"חיבור בריוני" — מבנה של גלואונים שהוצע לראשונה בשנות ה-1970. בשנת 1996 שיער דמיטרי חרזב כי דווקא תצורה דמוית Y זו, ולא הקווארקים עצמם, עשויה להיות אחראית לשימור המספר הבריוני. הנתונים החדשים של STAR מאששים השערה זו.
בהתנגשויות באנרגיה גבוהה, החיבור הגלואוני נעצר בקלות רבה יותר מאשר קווארקים ערכיים. לאחר שנעצר, הוא "מושך" מהוואקום שלושה קווארקים חדשים ויוצר בריון חדש, בעוד שהקווארקים המקוריים ממשיכים לנוע לאורך האלומה. מנגנון כזה מסביר טוב יותר את עודף הבריונים באזור המרכזי של הגלאי.
שימור המספר הבריוני הוא אחת הסיבות לכך שפרוטונים נשארים יציבים לאורך זמן העולה על גיל היקום. הוא קשור גם לאסימטריה של חומר ואנטי-חומר בקוסמוס. אם גלואונים אכן ממלאים תפקיד מפתח בתהליך זה, הרי שהתפיסה של הפרוטון כאובייקט פשוט המורכב משלושה קווארקים דורשת בחינה מחדש.
"התוצאות שלנו מאתגרות את הרעיון המבוסס זה מכבר שהמספר הבריוני פשוט מתחלק בין שלושה קווארקים", מציין הפיזיקאי רונגרונג מה מברוקהייבן. כיצד בדיוק תשפיע תגלית זו על מודלים של כרומודינמיקה קוונטית ועל ההבנה של היקום המוקדם, יראו מחקרים עתידיים.
