Onderzoekers van het ALICE-experiment bestudeerden hoeQuark-gluon-plasma beïnvloedt charmonies - mesonen (deeltjes) bestaande uit een charm-quark en zijn antiquark. De resultaten van het werk openen nieuwe mogelijkheden voor het bestuderen van de sterke interactie – een van de vier fundamentele krachten van de natuur – onder omstandigheden van extreme temperatuur en dichtheid van quark-gluonplasma.
Quark-gluon plasma is extreem heet eneen dichte toestand van materie waarin quarks en gluonen niet in hadronen bestaan (samengestelde deeltjes zoals protonen en neutronen), maar op zichzelf. Er wordt aangenomen dat deze vorm van materie bestond in het vroege universum na de oerknal. Het kan worden nagebootst in de botsing met hoge snelheid van atoomkernen van lood in de LHC.
Illustratie van de invloed van quark-gluon plasma opvorming van charmonium bij botsingen van loodkernen. Naarmate de plasmatemperatuur stijgt, is de kans groter dat de zwak gebonden toestand ψ(2S) wordt "afgeschermd" en dus niet wordt geproduceerd vanwege meer quarks en gluonen in het plasma (gekleurde cirkels). Een toename van het aantal gecharmeerde quarks en antiquarks (c en c̄) kan leiden tot de vorming van extra charmoniums als gevolg van quarkrecombinatie. Afbeelding: ALICE-samenwerking)
Gebonden toestanden van de charmed quark enantiquarks worden bij elkaar gehouden door een sterke kracht, leggen de wetenschappers uit. In plasma wordt hun productie onderdrukt vanwege "afscherming" door het grote aantal quarks en gluonen dat in deze vorm van materie aanwezig is. Tegelijkertijd voorspelden theoretische berekeningen dat deze effecten zich anders manifesteren in verschillende toestanden van charmonium.
Natuurkundigen analyseerden de verkregen gegevens tijdensde tijd van de eerste twee lanceringen van de LHC in 2015 en 2018. De meetresultaten laten zien dat, ongeacht de impuls van het deeltje, de charmoniumtoestand ψ(2S) ongeveer tweemaal zo sterk wordt onderdrukt als de J/ψ-toestand. Dit is de eerste observatie van een hiërarchie van remming van de totale productie van charmonium, zeggen de wetenschappers.
De onderzoekers geloven dat gegevens van de derde run van de LHC zullen helpen om definitief vast te stellen hoe charmonies veranderen en om de aard van de sterke kracht die quarks bij elkaar houdt te begrijpen.
Lees verder:
Er is een monsterlijk zwart gat gevonden in de "achtertuin" van de aarde: het is heel dicht bij onze planeet
NASA onthulde de oorsprong van Haumea - de meest mysterieuze planeet in het zonnestelsel
Webb fotografeerde de Pillars of Creation. Vergelijk hoe Hubble ze eerder neerschoot