Físicos da colaboração STAR, no acelerador RHIC do Laboratório Nacional de Brookhaven, apresentaram dados que questionam a compreensão tradicional da estrutura do próton. De acordo com os novos resultados, publicados na revista Science, o número bariônico — uma propriedade fundamental que determina a estabilidade da matéria — pode ser transportado não apenas por três quarks de valência, mas também por uma configuração de glúons em forma de Y que os conecta.
Tradicionalmente, considerava-se que cada um dos três quarks dentro de um próton carregava um terço do número bariônico. Contudo, a análise das colisões nucleares no RHIC revelou que essa representação simplificada não explica o excesso observado de bárions que são ejetados perpendicularmente à direção dos feixes.
Os pesquisadores compararam a distribuição do número bariônico com a redistribuição da carga elétrica nos mesmos eventos. Constatou-se que a quantidade de bárions produzidos era aproximadamente o dobro do que seria esperado, considerando apenas os quarks que pararam. Essa discrepância aponta para um mecanismo adicional de transporte do número bariônico.
Os cientistas associam isso ao “ligamento bariônico” — uma estrutura de glúons proposta pela primeira vez na década de 1970. Em 1996, Dmitri Kharzeev sugeriu que era precisamente essa configuração em forma de Y, e não os próprios quarks, que poderia ser responsável pela conservação do número bariônico. Os novos dados do STAR corroboram essa hipótese.
Em colisões de alta energia, o ligamento de glúons é mais fácil de ser parado do que os quarks de valência. Ao parar, ele “extrai” três novos quarks do vácuo e forma um novo bárion, enquanto os quarks originais continuam a se mover ao longo do feixe. Esse mecanismo explica melhor o excesso de bárions na região central do detector.
A conservação do número bariônico é uma das razões pelas quais os prótons permanecem estáveis por um tempo que excede a idade do Universo. Ela também está ligada à assimetria entre matéria e antimatéria no cosmos. Se os glúons realmente desempenham um papel fundamental nesse processo, então a concepção do próton como um objeto simples composto por três quarks exige uma revisão.
“Nossos resultados desafiam a ideia há muito estabelecida de que o número bariônico é simplesmente dividido entre três quarks”, observa o físico Rongrong Ma, de Brookhaven. Como essa descoberta impactará os modelos da cromodinâmica quântica e a compreensão do Universo primordial será revelado por futuras pesquisas.
