Ciencia
Newswise: Los colisionadores de partículas producen quarks y gluiones energéticos. La fuerte fuerza hace que estas partículas irradien quarks y gluones adicionales en un proceso que se asemeja a una cascada. La cascada termina con la formación de hadrones que pueden detectarse en el Experimento A Large Ion Collider Experiment (ALICE) del CERN. La estructura de la cascada permite a los científicos estudiar las leyes que gobiernan las interacciones entre quarks y gluones y muestra una dependencia de la masa del quark iniciador. Esta estructura puede revelar un efecto que los científicos han predicho pero que no han observado directamente hasta ahora: la formación de un “cono muerto” o región “vacía” alrededor de un quark pesado que no puede irradiar ningún gluón.
El impacto
Los teóricos predijeron el efecto del cono muerto hace 30 años. Sin embargo, hasta ahora los científicos no habían podido observar directamente este efecto. Nuevas técnicas, basadas en la subestructura del jet y métodos y análisis innovadores llevados a cabo por un equipo de colaboradores de ALICE, llevaron a este logro. Los hallazgos confirmaron una característica fundamental de la teoría de las interacciones fuertes. Esta es la teoría de cómo interactúan los quarks y los gluones para formar protones y neutrones y mantener unidos los núcleos. Los hallazgos también proporcionan una observación experimental directa de la masa distinta de cero del quark charm, uno de los seis tipos de quarks más pesados.
Resumen
ALICE es una enorme tarea en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN. Este resultado, en el que participaron más de 1.000 autores de 149 instituciones de todo el mundo, representa la primera medición directa del cono muerto, una predicción fundamental de la cromodinámica cuántica, la teoría de la interacción fuerte (la fuerza entre quarks y gluones). las partículas fundamentales que forman los hadrones compuestos como el protón, el neutrón y el pión.
Las técnicas, introducidas por el equipo de análisis principal del Laboratorio Nacional Oak Ridge, asociaron iterativamente partículas hijas con la subestructura de una cascada de quarks y gluones. De este modo, los físicos pudieron acceder al proceso en cascada del quark charm y descubrir directamente el efecto del cono muerto. La medición fue directamente sensible a la masa de los quarks charm, antes de su unión a hadrones. Esta medición allana el camino para futuras investigaciones, como el estudio del efecto de cono muerto en quarks más pesados que el quark charm (quarks inferiores o superiores) y en colisiones de iones pesados.
Fondos
Este trabajo fue apoyado por el programa de Física Nuclear de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía.
