I fisici che lavorano sul rilevatore ALICE hanno utilizzato tre anni di dati sulle collisioni protone-protone presso l'LHC e
I ricercatori spiegano che la collisionele particelle elementari nei collisori causano interazioni ad alta energia, che portano alla formazione di partoni (quark e gluoni). Queste particelle subiscono successive trasformazioni, emettendo radiazioni sotto forma di gluoni aggiuntivi. In un tale processo a cascata, l'energia delle particelle originali viene trasferita a molte particelle con energia inferiore.
Il modello di tale radiazione dipende dalla massa del partone che emette gluoni. La regione attorno alla direzione di volo del partone in cui la radiazione viene soppressa è chiamata cono morto.
I fisici notano che l'effetto del cono morto lo eraprevisto dalla teoria dell'interazione forte circa trent'anni fa, ma fino ad ora gli scienziati sono stati in grado di fissarne solo indirettamente la presenza. Il problema principale era la difficoltà nel determinare la direzione del movimento del partone, nonché il fatto che la regione del cono morto può essere riempita di particelle in cui si è trasformato il partone radiante.
Flusso del partone a cascata. Fonte: CERN
Nel loro lavoro, i ricercatori hanno ricostruitoil flusso dei partoni lungo il suo prodotto finale, il getto di adroni, che viene rilevato dai rivelatori. Nel processo di analisi di un ampio campione di osservazioni di collisioni protone-protone, i fisici hanno scoperto un getto contenente un quark c (quark incantato). Sono stati in grado di tracciare l'intera storia dell'emissione di gluoni da parte di questo quark. Un confronto del modello di emissione di gluoni di un quark charmed con la distribuzione di gluoni e quark senza massa ha rivelato un cono morto nella struttura del quark c.
I ricercatori notano che oltre a confermareteoria dell'interazione forte e dell'esistenza dell'effetto cono morto, la scoperta dimostra anche che il quark charmed ha massa. Le particelle prive di massa non hanno coni morti, il che significa che studiando questo effetto si può stimare la massa dei quark.
Le masse dei quark sono fondamentaliquantità nella fisica delle particelle, ma non è possibile accedervi e misurarle direttamente negli esperimenti perché, ad eccezione del quark top, i quark sono intrappolati all'interno di particelle composte. La nostra tecnica per l'osservazione diretta del cono morto del parton offre un modo per misurare la massa dei quark.
Andrea Dainese, fisico ALICE, coautore dello studio
Immagine di copertina: CERN
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