Alguns milionésimos de segundo após o Big Bang, o universo era tão denso e quente que os quarks e glúons que formam os prótons, nêutrons e outros hádrons existiam livremente no que é conhecido como plasma de quark-gluon. O experimento ALICE no Large Hadron Collider (LHC) pode recriar esse plasma em colisões de alta energia de feixes de íons pesados ​​de chumbo. Contudo, ALICE, bem como quaisquer outros experimentos de colisão que podem recriar o plasma, não pode observar este estado da matéria diretamente. A presença e as propriedades do plasma só podem ser deduzidas das assinaturas que ele deixa nas partículas que são produzidas nas colisões.

Em um novo artigo, apresentado na conferência da Sociedade Europeia de Física em Física de Altas Energias, a colaboração ALICE relata a primeira medição de uma dessas assinaturas - o fluxo elíptico - para partículas upsilon produzidas em colisões chumbo-chumbo do LHC.

O upsilon é uma partícula de bottomonium, consistindo de um quark bottom (freqüentemente também chamado de beleza) e seu antiquark. Bottomonia e seus equivalentes quark charme, partículas de charmonium, são sondas excelentes do plasma quark-gluon. Eles são criados nos estágios iniciais de uma colisão de íons pesados ​​e, portanto, experimentam toda a evolução do plasma, do momento em que é produzido até o momento em que esfria e dá lugar a um estado em que os hádrons podem se formar.

Uma indicação de que o plasma quark-gluon se forma é o movimento coletivo, ou fluxo, das partículas produzidas. Este fluxo é gerado pela expansão do plasma quente após a colisão, e sua magnitude depende de vários fatores, incluindo:o tipo de partícula e massa; quão central, ou "de frente, "a colisão é; e os momentos das partículas em ângulos retos com a linha de colisão. Um tipo de fluxo, chamado de fluxo elíptico, resulta da forma elíptica inicial de colisões não centrais.

Em seu novo estudo, a equipe do ALICE determinou o fluxo elíptico dos upsilons observando os pares de múons (primos mais pesados ​​do elétron) em que eles se transformam, ou "decadência". Eles descobriram que a magnitude do fluxo elíptico upsilon para uma gama de momentos e centralidades de colisão é pequena, tornando os upsilons os primeiros hádrons que não parecem exibir um fluxo elíptico significativo.

Os resultados são consistentes com a previsão de que os upsilons são amplamente divididos em seus quarks constituintes nos estágios iniciais de sua interação com o plasma, e eles abrem o caminho para medições de alta precisão usando dados do detector atualizado de ALICE, que será capaz de gravar dez vezes mais upsilons. Esses dados também devem lançar luz sobre o caso curioso do fluxo J / psi. Essa partícula mais leve de charmonium tem um fluxo maior e acredita-se que se re-forma depois de ser dividida pelo plasma.