EXPERIÊNCIA NA51 Estudo da quebra de simetria de isospin dos quarks leves do mar do nucleão através do processo de Drell-Yan

O nucleão (protão ou neutrão) é formado por 3 quarks de valência e uma infinidade de quarks de mar, de baixo momento, que os rodeiam. Os quarks de mar existem aos pares quark-antiquark. Eles são produzidos pelos gluões radiados pelos quarks de valência. Tal como uma carga eléctrica pode radiar um fotão que depois pode produzir um par electrão-positrão, um quark pode radiar um gluão, que criará um par quark-antiquark. O mais simples seria supor que os quarks leves do mar, u e d são produzidos em iguais proporções, isto é, que a simetria de isospin é válida. A experiência NA51 foi concebida num tempo record (dois meses!), a partir do espectrómetro de muões já existente então usado pela experiência NA38, para estudar este assunto que preocupava a comunidade internacional.

O resultado por nós obtido é claro:
Há violação de simetria de isospin, pois o quociente antiquark u / antiquark d não é 1, mas vale 0.51, com um pequeno erro (de menos de 10%). Foi um importante avanço na compreensão da estrutura do nucleão.

O processo de Drell-Yan, que se detecta experimentalmente através de um par de muões, é iniciado por uma aniquilação quark-antiquark:



Podemos, pois, contar quantos pares quark u - antiquark u   e   quark d - antiquark d estão na origem da distribuição experimental observada, de modo a podermos concluir sobre a sua abundância relativa.