Ikke alle jetfly udstråler lige meget i kvark-gluon-plasma, viser undersøgelsen

At studere nukleart stof under ekstreme forhold giver forskerne mulighed for bedre at forstå, hvordan universet kunne have set ud lige efter dets skabelse. Forskere ved Large Hadron Collider opnår betingelserne for at genskabe mini-Big Bangs i laboratoriet ved at kollidere kerner med hastigheder tæt på lysets. Disse kollisioner skaber temperaturer omkring en million gange varmere end solens centrum.

Dette smelter kernerne til en ildkugle af deres konstituerende kvarker og gluoner, kendt som kvark-gluon plasma (QGP). Kvarker og gluoner fra de kolliderende kerner rikochetterer også nogle gange hinanden meget tidligt i kollisionen og danner sprays af energiske partikler kendt som jetfly. Disse jetfly mister deres energi, når de forlader plasmaet, hvor brede jetfly mister mere energi end smalle jetfly.

Forskere har længe kæmpet for at forstå de mekanismer, hvorigennem energiske kvarker og gluoner, som deler sig i spidser og danner jetfly, interagerer med QGP. En metode til at forstå tab af jetenergi er kendt som "dekohærenstilgangen."

Denne metode får forskere til at forvente, at en bred stråle med to spidser, som hver især kan fungere som en separat udsender af stråling, vil miste mere energi end en smal stråle, der fungerer som en enkelt strålingskilde.

I en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Physical Review C , målte forskere energitabet af jetfly med smalle og brede strukturer i QGP. Resultaterne bekræfter for første gang, at plasmaet kun behandler hver gren af ​​en stråle uafhængigt, når stifterne er adskilt af en kritisk vinkel, der er stor nok til, at QGP'en kan interagere med dyserne som uafhængige enheder.

For første gang har forskere målt det energitab, der opleves af jetfly, der krydser QGP som funktion af dens understruktur ved hjælp af kollisionsdata indsamlet af ATLAS, det største almene partikeldetektoreksperiment ved Large Hadron Collider.

Forskerne implementerede en algoritme til succesfuldt at kombinere information fra de forskellige underdetektorer i ATLAS og opbygge et præcist billede af den interne struktur af jetflyet i det tætte tunge-ion-kollisionsmiljø. Resultatet indikerer, at strukturen af ​​et jetfly er kendetegnet ved dets åbningsvinkel, og jetfly med en bredere åbningsvinkel er observeret at miste betydeligt mere energi i QGP end smalle jetfly.

Dette resultat bekræfter dekohærenshypotesen, som forudsiger fremkomsten af ​​en kritisk vinkel i den første hårde spaltning af en stråle, over hvilken strålen mister energi "usammenhængende" som to udsendere. De nye resultater fastslår, at QGP ikke modificerer den hårde understruktur af en jet, der passerer gennem den, men snarere fortrinsvis slukker jetfly med en bredere understruktur.

Flere oplysninger: G. Aad et al., Måling af understrukturafhængig jetundertrykkelse i Pb+Pb-kollisioner ved 5,02 TeV med ATLAS-detektoren, Physical Review C (2023). DOI:10.1103/PhysRevC.107.054909

Journaloplysninger: Fysisk gennemgang C

Leveret af det amerikanske energiministerium