Estudar a matéria nuclear sob condições extremas permite aos cientistas compreender melhor como o universo poderia ter sido logo após a sua criação. Os cientistas do Grande Colisor de Hádrons alcançam as condições para recriar mini-Big Bangs em laboratório, colidindo núcleos a velocidades próximas à da luz. Estas colisões criam temperaturas cerca de um milhão de vezes mais quentes que o centro do Sol.



Isso derrete os núcleos em uma bola de fogo de seus quarks e glúons constituintes, conhecida como plasma de quark-gluon (QGP). Quarks e glúons dos núcleos em colisão também às vezes ricocheteiam uns nos outros logo no início da colisão e formam sprays de partículas energéticas conhecidas como jatos. Esses jatos perdem energia à medida que saem do plasma, com jatos largos perdendo mais energia do que jatos estreitos.

Os pesquisadores há muito lutam para compreender os mecanismos através dos quais quarks e glúons energéticos, que se dividem em pontas e formam jatos, interagem com o QGP. Um método para entender a perda de energia do jato é conhecido como “abordagem de decoerência”.

Este método leva os pesquisadores a esperar que um jato largo com duas pontas, cada uma das quais pode atuar como um emissor separado de radiação, perderá mais energia do que um jato estreito, que atua como uma fonte única de radiação.

Em um estudo publicado na revista Physical Review C , os pesquisadores mediram a perda de energia de jatos com estruturas estreitas e largas no QGP. Os resultados confirmam pela primeira vez que o plasma trata cada ponta de um jato de forma independente apenas quando as pontas são separadas por um ângulo crítico que é grande o suficiente para que o QGP interaja com os jatos como entidades independentes.

Pela primeira vez, os investigadores mediram a perda de energia sofrida pelos jactos que atravessam o QGP em função da sua subestrutura, usando dados de colisão recolhidos pelo ATLAS, a maior experiência de detecção de partículas de uso geral no Large Hadron Collider.

Os cientistas implementaram um algoritmo para combinar com sucesso as informações dos diferentes subdetectores do ATLAS e construir uma imagem precisa da estrutura interna do jato no denso ambiente de colisão de íons pesados. O resultado indica que a estrutura de um jato é caracterizada por seu ângulo de abertura, e observa-se que jatos com um ângulo de abertura mais amplo perdem significativamente mais energia no QGP do que jatos estreitos.

Este resultado confirma a hipótese da decoerência, que prevê o surgimento de um ângulo crítico na primeira divisão forte de um jato, acima do qual o jato perde energia "incoerentemente" como dois emissores. Os novos resultados estabelecem que o QGP não modifica a subestrutura rígida de um jato que passa por ele, mas preferencialmente extingue jatos com uma subestrutura mais larga.

Mais informações: G. Aad et al, Medição da supressão de jato dependente da subestrutura em colisões Pb+Pb a 5,02 TeV com o detector ATLAS, Physical Review C (2023). DOI:10.1103/PhysRevC.107.054909
Informações do diário: Revisão Física C

Fornecido pelo Departamento de Energia dos EUA