NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2013/hoogenergetische-quarks-in-het-quark-gluonplasma-nr-21/

Geprint op :
10 december 2018
22:29:02

De onderzoekers van het ALICE-experiment bestuderen de wisselwerking tussen deeltjes die betrokken zijn in de hoogenergetische botsingen tussen atoomkernen in de LHC-deeltjesversneller. In zulke botsingen wordt hete materie geproduceerd die bestaat uit quarks en gluonen: een quark-gluonplasma. Een van de technieken om het plasma te bestuderen, is om de hoogenergetische quarks en gluonen te meten die met een hoge impuls het botsingsgebied verlaten. In het quark-gluonplasma zullen de hoogenergetische deeltjes energie verliezen door gluonen uit te stralen. De onderzoekers kunnen dit proces gebruiken om eigenschappen van het quark-gluonplasma te bepalen, waaronder de dichtheid, temperatuur en het aantal effectieve vrijheidsgraden in het plasma.

Op zoek naar jets
De onderzoekers kunnen quarks en gluonen niet direct experimenteel waarnemen, omdat deze deeltjes altijd gebonden zijn in zogenaamde hadronen (bijvoorbeeld pionen, kaonen en protonen). Toch is er een experimenteel signaal van hoogenergetische quarks en gluonen te meten. Ze vormen namelijk jets, groepjes van meerdere hadronen met een hoge impuls, die in min of meer dezelfde richting bewegen. De ALICE-onderzoekers gebruiken algoritmen om de jets te reconstrueren uit de deeltjes die zijn gedetecteerd in de detector. 

Bij jetreconstructie gebruiken de onderzoekers bijvoorbeeld een openingshoek van 0,3 radialen, ongeveer 17 graden. Deeltjes die de botsing verlaten onder hoeken kleiner dan de openingshoek van de jetkegel, tellen mee bij het berekenen van de jetenergie.  Deeltjes die buiten de kegel vallen, tellen niet mee. Om het effect van interacties met het quark-gluonplasma te kwantificeren, bepalen de onderzoekers de ratio tussen het aantal jets in centrale botsingen, en het aantal jets in perifere botsingen, waarbij de atoomkernen elkaar niet volledig raken en een scherende inslag hebben. Voor centrale kernbotsingen is deze ratio kleiner dan één, hetgeen aangeeft dat een groot deel van de gluonstraling buiten de jetkegel valt. Het effect neemt af voor minder centrale botsingen, waar het reactiegebied kleiner is en de temperatuur en dichtheid lager zijn.

Deze nieuwe resultaten van ALICE laten zien dat de geproduceerde gluonstraling vaak bij grote hoeken plaatsvindt, in tegenstelling tot de theoretische verwachting.