Jagten på varmt nukleart stof

I partikelfysik, en stråle er en byge af kollimerede partikler genereret af en meget energisk kvark eller gluon. Ved en bly-bly kollision, jetfly skal krydse gennem kvarkgluonplasma, ændre deres energi, spor og konsistens.

I sin afhandling, Tomas Snellman undersøgte, om der er forskelle i jeternes egenskaber mellem proton-proton og proton-bly-kollisioner. Målet var at afgøre, om kvarkgluonplasma kan genereres ved proton-bly-kollisioner, som da ville jetfly begynde at ligne observationer foretaget ved bly-bly-kollisioner.

Varmt nukleart stof betyder normalt kvarkgluonplasma (QGP). Det er en sag så varm, at kvarker og gluoner ikke længere er begrænset til nukleoner, dvs. protoner og neutroner, men bevæger sig frit i plasmaet. For at gøre almindeligt stof til kvarkgluonplasma kræver temperaturer på omkring 2000 milliarder Kelvin. Disse høje temperaturer kan nås ved høje energikollisioner mellem atomkerner i laboratorier, for eksempel på Large Hadron Collider (LHC).

Tomas Snellman studerer partikelstråler i kollisioner mellem protoner og blykerner, som er blevet målt ved CERN ved ALICE -eksperimentet af LHC.

Et vigtigt mål i de målinger, der blev udført på ALICE, var at finde ud af, om egenskaberne ved en proton-bly-kollision kan forklares udelukkende ved hjælp af egenskaberne ved koldt nukleart stof. Koldt nukleart stof bruges simpelthen til at referere til atomkernenes normale tilstand, som er kold efter standarderne for partikelfysik.

"I feltet er det blevet fastslået, at kvarkgluonplasma dannes ved bly-bly-kollisioner ved LHC. Det interessante spørgsmål er, om dette også kan ske ved proton-bly-kollisioner, ”Siger Snellman.

Ved skalaerne i partikelfysik er atomkerner "store". Dermed, bolden af ​​kolliderende stof i en kollision mellem to tunge kerner er stor nok til at blive til kvarkgluonplasma. På den anden side, en enkelt proton er så lille, at det blev anset for usandsynligt, at QGP ville blive oprettet.

"Imidlertid, nogle proton-bly-kollisioner har vist tegn på oprettelsen af ​​QGP. Det er stadig uvist, hvad der egentlig sker i proton-bly-kollisioner. "

"I min forskning, Jeg undersøgte, om jetfly fra enten den gennemsnitlige proton-bly kollision eller fra en usædvanlig aktiv kollision adskiller sig fra jetfly observeret ved proton-proton kollisioner. Ændringer i de aktive kollisioner kunne give et klart bevis på oprettelsen af ​​QGP. Imidlertid, inden for de nuværende eksperimentelle muligheder, intet bevis kunne findes, "Snellman forklarer.

"Dermed, spørgsmålet om QGP ved proton-bly-kollision er stadig et åbent. Visse målinger understøtter oprettelsen af ​​QGP, men især målinger baseret på partikelstråler, ligesom denne afhandling, se ingen tegn. Da den potentielle QGP-dråbe ville være lille ved proton-bly-kollisioner, signalerne ville være svage. Dette forklarer en del af uoverensstemmelsen, men ikke det hele. En løsning ville kræve en bedre teoretisk forståelse af de underliggende fænomener, men også på den eksperimentelle side har vi brug for bedre kontrol af de forspændinger, der påvirker vores målinger, så selv et svagt signal kunne detekteres, "slutter Snellman.