Los cálculos predicen una repentina dispersión de quarks
Artículo destacado | 25 de agosto de 2023
Los nuevos cálculos indican que los quarks de alta energía deben difundirse más ampliamente y más rápidamente en la materia de los quarks calientes de lo que se puede explicar por interacciones locales.
Imagen: Cuando un quark energético viaja a través de una «sopa» de quarks y gluones «libres» (un plasma de quark-gluón (QGP), los efectos cuánticos no locales deberían hacer que se disperse más rápido y en ángulos más amplios (Δθ) de lo que se esperaría de solo interacciones locales
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Crédito: Imagen cortesía del Laboratorio Nacional Brookhaven
Ciencia
Los científicos pueden utilizar potentes colisionadores para aplastar un átomo núcleos juntos para crear un plasma de quarks-gluones (QGP). Esta «sopa» de Quarks y gluonesUn poco de bloques de construcción de materia, llenó el universo primitivo. El seguimiento de cómo viajan los chorros de quarks de alta energía a través del QGP puede revelar información sobre las propiedades del QGP. La suposición más simple de los científicos es que las interacciones locales con quarks y gluones desviarán estas partículas energéticas. Pero estos últimos cálculos teóricos también incluyen a los no locales. Cuántico Las interacciones (aquellas interacciones que van más allá de la vecindad inmediata de una partícula) predicen un proceso superdifusivo. Esto significa que las interacciones complejas en QGP desvían los quarks más rápido y en ángulos más amplios de lo que pueden explicarse únicamente mediante interacciones locales.
La influencia
Probar estas predicciones en colisionadores de partículas proporcionará nuevos conocimientos sobre las interacciones entre quarks y gluones. Estas interacciones están regidas por la fuerza nuclear fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales que gobiernan el universo. La nueva explicación teórica apunta a la importancia de la naturaleza no local de estas interacciones cuánticas. Los resultados indican que describir el QGP como una colección de partículas puntuales puede desintegrarse incluso en distancias cortas. Descubrir la importancia de las interacciones cuánticas de largo alcance también puede ofrecer una nueva perspectiva para comprender por qué QGP fluye como un fluido casi perfecto: un fluido con muy baja viscosidad.
resumen
Los científicos usan colisiones de partículas Recrear una forma de materia del universo primitivo conocida como QGP. El seguimiento de cómo se mueven los chorros de partículas energéticas a través del QGP puede revelar información sobre sus propiedades. Los primeros cálculos basados en la teoría de las interacciones fuertes sugirieron que los chorros sufrirían un proceso de propagación causado por aberraciones aleatorias a medida que las partículas energéticas interactúan con los quarks y gluones que componen el plasma, similar a la forma en que las partículas de polen llegan a la superficie de un estanque. «golpeado» por las moléculas de agua.
Contrariamente a estos primeros cálculos, los teóricos nucleares del Laboratorio Nacional Brookhaven descubrieron recientemente que la inclusión de efectos cuánticos no locales (que surgen de fluctuaciones de larga duración de los gluones) predice grandes desviaciones del patrón de propagación esperado en QGP. La inclusión de estos efectos no locales predice que los chorros energéticos sufrirán un proceso de superdifusión, lo que hará que el ángulo del chorro se expanda más rápido de lo que las interacciones locales por sí solas pueden explicar. Las predicciones se pueden probar rastreando chorros energéticos en el QGP generados por colisiones de iones pesados de alta energía en Colisionador relativista de iones pesados (instalaciones para usuarios del DOE en el Laboratorio Nacional de Brookhaven) y el Gran Colisionador de Hadrones en Europa.
financiación
Esta investigación fue financiada por la Oficina de Ciencias, la Oficina de Física Nuclear y la Fundación Nacional de Ciencias del Departamento de Energía.
