Fisikawan dari kolaborasi STAR di akselerator RHIC Laboratorium Nasional Brookhaven telah mempresentasikan data yang menantang gambaran konvensional struktur proton. Menurut hasil baru yang diterbitkan dalam jurnal Science, bilangan barion – sifat fundamental yang menentukan stabilitas materi – mungkin tidak hanya dibawa oleh tiga kuark valensi, tetapi juga oleh konfigurasi gluon berbentuk Y yang menghubungkannya.
Secara tradisional, diyakini bahwa setiap dari tiga kuark di dalam proton membawa sepertiga dari bilangan barion. Namun, analisis tabrakan inti di RHIC menunjukkan bahwa representasi yang disederhanakan ini tidak dapat menjelaskan kelebihan barion yang diamati, yang melesat tegak lurus terhadap arah berkas.
Para peneliti membandingkan distribusi bilangan barion dengan redistribusi muatan listrik dalam peristiwa yang sama. Terungkap bahwa jumlah barion yang terbentuk sekitar dua kali lipat dari yang diperkirakan hanya berdasarkan kuark yang berhenti. Ketidaksesuaian ini menunjukkan adanya mekanisme tambahan untuk transfer bilangan barion.
Para ilmuwan mengaitkannya dengan “ikatan barion” – sebuah struktur gluon yang pertama kali diusulkan pada tahun 1970-an. Pada tahun 1996, Dmitri Kharzeev mengemukakan bahwa konfigurasi berbentuk Y inilah, bukan kuark itu sendiri, yang mungkin bertanggung jawab atas konservasi bilangan barion. Data baru dari STAR mendukung hipotesis ini.
Dalam tabrakan berenergi tinggi, ikatan gluon lebih mudah berhenti daripada kuark valensi. Setelah berhenti, ia “menarik” tiga kuark baru dari ruang hampa dan membentuk barion baru, sementara kuark asli terus bergerak sepanjang berkas. Mekanisme semacam ini lebih baik dalam menjelaskan kelebihan barion di wilayah tengah detektor.
Konservasi bilangan barion adalah salah satu alasan mengapa proton tetap stabil selama rentang waktu yang melebihi usia alam semesta. Ini juga terkait dengan asimetri materi dan antimateri di kosmos. Jika gluon benar-benar memainkan peran kunci dalam proses ini, maka representasi proton sebagai objek sederhana dari tiga kuark memerlukan peninjauan ulang.
“Hasil kami menantang gagasan yang telah lama mapan bahwa bilangan barion hanya dibagi di antara tiga kuark,” kata fisikawan Rongrong Ma dari Brookhaven. Bagaimana penemuan ini akan memengaruhi model kromodinamika kuantum dan pemahaman tentang alam semesta awal akan ditunjukkan oleh penelitian lebih lanjut.
