Sappiamo che il nucleo dell’atomo è
composto da protoni e neutroni che, a loro volta, sono costituiti da
particelle più elementari chiamate quark e gluoni. Osservare queste
particelle elementari è alquanto complicato e allora i fisici utilizzano
i grandi acceleratori per far scontrare gli atomi alla velocità della
luce e vedere cosa accade durante le collisioni ad alta energia.
Larry McLerran del RIKEN–BNL Research
Center e Christian Klein-Boesing dell’University of Münster in Germania
hanno dimostrato che la produzione di fotoni a seguito delle collisioni
di ioni pesanti realizzate presso il Relativistic Heavy Ion Collider
(RHIC) e il Large Hadron Collider (LHC) è consistente con una teoria
nota come “riduzione del fattore di scala geometrico” che risulta valida
inaspettatamente per un ampio intervallo di condizioni. Secondo una
ipotesi che emerge da considerazioni teoriche, a valori di energia
estremamente elevati si ha che i gluoni raggiungono valori alti della
densità al punto da formare uno stato esotico della materia, in cui i
nuclei si muovono quasi alla velocità della luce, che viene chiamato
“color glass condensate”, precursore di altri stati esotici della
materia noti come “glasma” e “plasma quark-gluoni”.
In condizioni estreme di energia e
densità, questo condensato esotico della materia esibisce un’altra
proprietà chiamata “geometrical scaling“.
In altre parole, alcune quantità fisiche, come il tasso di produzione dei fotoni, si riducono proporzionalmente con la dimensione del nucleo in un modo previsto dalla teoria.
“Ad ogni modo, l’espansione del sistema
dovrebbe violare le condizioni del fattore di scala geometrico”, spiega
McLerran. I ricercatori hanno dimostrato che il numero di fotoni creati
dalle collisioni condotte al RHIC e all’LHC tra due protoni, due ioni
d’oro, due ioni di piombo, o uno ione d’oro e un deuterone (cioè un
nucleo che contiene un protone e un neutrone) è consistente con quello
previsto dal fattore di scala geometrico su un ampio intervallo di
condizioni sperimentali rispetto a quanto ipotizzato in precedenza.
Inoltre, ciò è vero nonostante le due
enormi differenze di energia che caratterizzano i due acceleratori.
Questi risultati hanno delle implicazioni importanti per la
cromodinamica quantistica, la teoria che descrive le interazioni forti
che si celano nel nucleo atomico. In particolare, è possibile che i
fisici abbiano fatto delle assunzioni errate sulla dinamica relativa
alla produzione di fotoni alle energie tipiche delle collisioni che sono
state realizzate al RHIC e all’LHC. Insomma, tutto ciò potrebbe
indicare che c’è qualcosa di molto interessante, e che non abbiamo
ancora compreso, sull’evoluzione del “plasma quark-gluoni” o “glasma”,
sebbene saranno ora necessarie tutta una serie di dettagliate
simulazioni numeriche per confermare la dinamica del processo di
produzione dei fotoni nelle collisioni di alta energia.
RIKEN: High-energy particle collisions reveal the unexpectedarXiv: Geometrical Scaling of Direct-Photon Production in Hadron Collisions from RHIC to the LHC
di Corrado Ruscica
Nessun commento:
Posta un commento
Nota. Solo i membri di questo blog possono postare un commento.