ALICE-kokeen tutkijat tutkivat kuinkaQuark-gluon plasma vaikuttaa charmoneihin - mesoneihin (hiukkasiin), jotka koostuvat charmikvarkista ja sen antikvarkista. Työn tulokset avaavat uusia mahdollisuuksia tutkia vahvaa vuorovaikutusta - yhtä luonnon neljästä perusvoimasta - kvarkkigluoniplasman äärimmäisen lämpötilan ja tiheyden olosuhteissa.
Quark-gluon plasma on erittäin kuuma jatiheä aineen tila, jossa kvarkit ja gluonit eivät ole hadronien (yhdistehiukkasten, kuten protonien ja neutronien) sisällä, vaan yksinään. Uskotaan, että tämä aineen muoto oli olemassa varhaisessa universumissa alkuräjähdyksen jälkeen. Se voidaan luoda uudelleen LHC:n lyijyn atomiytimien törmäyksessä suurella nopeudella.
Kuva kvarkkigluoniplasman vaikutuksestacharmoniumin muodostuminen lyijyytimien törmäyksissä. Plasman lämpötilan noustessa heikommin sidottu tila ψ(2S) on todennäköisemmin "suojattu" eikä näin ollen tuota, koska plasmassa on enemmän kvarkkeja ja gluoneja (värilliset ympyrät). Lumottujen kvarkkien ja antikvarkkien (c ja c̄) määrän kasvu voi johtaa uusien charmoniumien muodostumiseen kvarkkien rekombinaation seurauksena. Kuva: ALICE-yhteistyö)
Lumotun kvarkin sidotut tilat jaantikvarkeja pitää koossa vahva voima, tutkijat selittävät. Plasmassa niiden tuotanto estyy "suojauksen" vuoksi, joka johtuu tässä ainemuodossa olevien kvarkkien ja gluonien suuresta määrästä. Samalla teoreettiset laskelmat ennustivat, että nämä vaikutukset ilmenevät eri tavalla charmoniumin eri tiloissa.
Fyysikot analysoivat aikana saatuja tietojaLHC:n kahden ensimmäisen laukaisun aikaan vuosina 2015 ja 2018. Mittaustulokset osoittavat, että hiukkasen liikemäärästä riippumatta charmoniumtila ψ(2S) vaimenee noin kaksi kertaa voimakkaammin kuin J/ψ-tila. Tämä on ensimmäinen havainto hurmoniumin kokonaistuotannon eston hierarkiasta, tutkijat sanovat.
Tutkijat uskovat, että LHC:n kolmannen ajon tiedot auttavat lopullisesti selvittämään, kuinka charmiat muuttuvat, ja ymmärtämään kvarkeja yhdessä pitävän vahvan voiman luonteen.
Lue lisää:
Maan "takapihalta" löydettiin hirviö musta aukko: se on hyvin lähellä planeettamme
NASA paljasti Haumean alkuperän - aurinkokunnan salaperäisimmän planeetan
Webb valokuvasi luomisen pilarit. Vertaa kuinka Hubble ampui heidät aiemmin