Bottomoniumpartikler går ikke med strømmen

Et par milliontedele af et sekund efter Big Bang, universet var så tæt og varmt, at kvarkerne og gluonerne, der udgør protoner, neutroner og andre hadroner eksisterede frit i det, der er kendt som kvark -gluonplasma. ALICE-eksperimentet ved Large Hadron Collider (LHC) kan genskabe dette plasma ved højenergikollisioner af bjælker af tunge blyioner. Imidlertid, ALICE, samt alle andre kollisionsforsøg, der kan genskabe plasmaet, ikke direkte kan observere denne tilstand. Plasmaets tilstedeværelse og egenskaber kan kun udledes af de signaturer, det efterlader på partiklerne, der produceres i kollisionerne.

I en ny artikel, præsenteret på den igangværende European Physical Society-konference om højenergifysik, ALICE -samarbejdet rapporterer den første måling af en sådan signatur - den elliptiske strøm - for upsilonpartikler produceret i bly -bly LHC -kollisioner.

Upsilonen er en bottomoniumpartikel, bestående af en bund (ofte også kaldet skønhed) kvark og dens antiquark. Bottomonia og deres charme-kvark-modstykker, charmoniumpartikler, er fremragende prober af kvark -gluonplasma. De er skabt i de indledende faser af en kraftig ionkollision og oplever derfor hele udviklingen af ​​plasmaet, fra det øjeblik det produceres, til det afkøles og giver plads til en tilstand, hvor hadroner kan dannes.

En indikation på, at kvark -gluonplasma dannes, er den kollektive bevægelse, eller flow, af de producerede partikler. Denne strøm genereres ved udvidelse af det varme plasma efter kollisionen, og størrelsen afhænger af flere faktorer, herunder:partikeltype og masse; hvor centralt, eller "hovedet på, "kollisionen er; og momenta af partiklerne i vinkel på kollisionslinjen. En type strømning, kaldet elliptisk strømning, skyldes den oprindelige elliptiske form af ikke-centrale kollisioner.

I deres nye undersøgelse, ALICE -teamet bestemte elliptisk strøm af upsilonerne ved at observere par af muoner (tungere fætre til elektronen), som de transformeres til, eller "henfald". De fandt ud af, at størrelsen på upsilon elliptisk strømning for en række momenta og kollisionscentraler er lille, hvilket gør upsilonerne til de første hadroner, der ikke synes at udvise en signifikant elliptisk strømning.

Resultaterne er i overensstemmelse med forudsigelsen om, at upsilons stort set er delt op i deres konstituerende kvarker i de tidlige stadier af deres interaktion med plasmaet, og de baner vejen til målinger med højere præcision ved hjælp af data fra ALICEs opgraderede detektor, som vil kunne optage ti gange flere upsilons. Sådanne data bør også kaste lys over det nysgerrige tilfælde af J/psi -strømmen. Denne lettere charmoniumpartikel har et større flow og menes at genforme sig efter at være blevet delt af plasmaet.