Fizikçiler, protonun kimliğini nasıl taşıdığına dair yeni kanıtlar buldu — ve cevap ders kitabı modelinin önerdiğinden daha tuhaf: Parçacığın baryon sayısı yalnızca üç kuark tarafından değil, onları bir arada tutan gluon ağı tarafından taşınıyor.
Baryon sayısı, bir parçacığı madde olarak işaretleyen, onu antimaddeden ayıran kuantum özelliğidir — erken evrendeki baryojenezden bu yana korunur. Geleneksel görüş, protonun üç valans kuarkının her birinin baryon sayısının üçte birini taşıdığını söyler. Alternatif bir hipotez ise baryon sayısının bunun yerine 'baryon bağlantısı' (baryon junction) adı verilen, pertürbatif olmayan, Y biçimli bir gluonik konfigürasyona bağlı olduğunu öne sürer.
İki fikir arasında karar vermek için Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'ndaki Göreli Ağır İyon Çarpıştırıcısı'nda (RHIC) çalışan STAR İşbirliği, fotonlar, altın çekirdekleri ve ağır iyonlar içeren parçacık çarpışmalarını inceledi. Deneylerin tamamında baryon sayısı, yalnızca kuarklarla birlikte taşınması durumunda beklenenden daha uzağa ve farklı biçimde seyahat etti; bu da tutarlı biçimde gluon bağlantısı modelini destekledi.
'Sonuçlarımız baryon sayısının tek tek kuarklar tarafından taşınmadığını gösteriyor' dedi Kent State Üniversitesi ve Brookhaven Laboratuvarı'ndan Profesör Zhangbu Xu. 'Bulgularımız, baryon sayısının, kuarkları bir arada tutan gluonlar tarafından, bu özel konfigürasyonda dizildiklerinde daha kolay taşındığı ve iletildiği fikrini güçlü biçimde destekliyor.' Meslektaşı Dr. Rongrong Ma şunları ekledi: 'Bu yeni anlayış, maddenin yapısı hakkındaki düşünme biçimimizi yeniden şekillendiriyor ve evrenin bugünkü hâlinden sorumlu en temel öğeye dair bilgimizi derinleştiriyor.'
Çalışma 13 Ağustos'ta Science dergisinde yayımlandı (STAR Collaboration, 'Tracking the baryon number with nuclear collisions', Science 393 (6812): 727–731). Proton resmini netleştirmenin ötesinde, ağır iyon çarpışmalarının yorumlanması için pratik sonuçlar taşıyor — Büyük Patlama'nın ilk anlarında var olan madde hâli kuark-gluon plazması arayışı dahil.
