Pela primeira vez, o experimento LHCb no CERN coletou dados simultaneamente nos modos de colisor e de alvo fixo. Com isso, a execução especial do LHCb é ainda mais especial.

As últimas duas semanas foram dedicadas a execuções especiais do Large Hadron Collider (LHC), no final da execução de prótons do LHC 2017 e antes do desligamento no inverno. Uma corrida envolveu colisões de prótons a uma energia de 5,02 TeV, principalmente para definir uma referência para comparar com os dados de colisão de íons de chumbo. O que foi excepcional este ano é que uma pequena quantidade de gás neon foi injetada no tubo do feixe próximo ao ponto de interação do experimento LHCb. Isso permitiu aos físicos coletar dados de colisão próton-próton ao mesmo tempo.

Quando gases (nobres) são injetados no tubo de feixe para colidir com prótons, o experimento LHCb está no modo "alvo fixo", em contraste com o modo "colisor" padrão. Mas, ao contrário dos experimentos de alvo fixo tradicionais, onde o feixe de partículas aceleradas é direcionado a um alvo sólido ou líquido denso, aqui, os prótons do LHC estão colidindo com um punhado de núcleos de neon injetados perto do ponto de colisão e flutuando no tubo de feixe. Esses núcleos poluem ligeiramente o vácuo quase perfeito do LHC, mas as condições que eles criam - onde a pressão é da ordem de 10 ^-7 milibar - ainda são considerados típicos de ambientes de ultra-alto vácuo.

Existem duas razões principais para coletar dados de colisão próton-gás no LHC. Por um lado, esses dados ajudam a entender os efeitos nucleares (ou seja, dependendo do tipo de núcleo envolvido nas colisões), afetando a produção de tipos específicos de partículas (mésons J / ψ e D0), cuja produção suprimida é considerada a marca registrada do plasma quark-gluon. O plasma quark-gluon é o estado em que a matéria preenchendo o universo alguns milionésimos de segundo após o Big Bang foi, quando prótons e nêutrons ainda não haviam se formado, composto de quarks que não se ligam e ficam livres para se moverem por conta própria.

Por outro lado, as interações próton-néon são importantes para estudar também os raios cósmicos - partículas altamente energéticas, principalmente prótons, vindos de fora do Sistema Solar - quando colidem com núcleos da atmosfera terrestre. O néon é um dos componentes da atmosfera terrestre e é muito semelhante em termos de tamanho nuclear ao nitrogênio e oxigênio muito mais abundantes.

Esta técnica de injeção de gás foi originalmente projetada para medir o brilho dos feixes do acelerador, mas seu potencial foi rapidamente reconhecido pelos físicos do LHCb e agora também está sendo usado para medições físicas dedicadas. Em 2015 e 2016, o experimento LHCb já realizou próton-hélio especial, corridas próton-neon e próton-argônio. Em outubro deste ano, por apenas oito horas, o LHC acelerou e colidiu com núcleos de xenônio, permitindo que os quatro grandes experimentos do LHC registrem colisões de xenônio-xenônio pela primeira vez.

Esta recente execução de próton-neon de 11 dias permitirá que os físicos coletem um conjunto de dados que é 100 vezes maior do que todos os dados de colisão próton-neon coletados até agora no LHC, e os primeiros resultados das análises estão previstos para o próximo ano.