Yeni ALICE bulguları, LHC’deki gluonik maddenin bileşimi hakkında fikir veriyor. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki proton ve kurşun ışınları neredeyse ışık hızında hareket eder. Işın hızlandırıcıdan geçerken foton akışı gibi davranan güçlü bir elektromanyetik alan taşırlar.
LHC’deki iki ışından biri, çarpışmadan birbirlerinin yakınından geçtiklerinde diğer ışına çarpan çok yüksek enerjili bir foton salabilir. Fotonlar ile çekirdekler, protonlar ve hatta diğer fotonlar arasındaki çarpışmalar bundan kaynaklanabilir. Protonları ve çekirdeklerin iç yapısını daha iyi anlamak için ALICE ekibi bu çarpışmaları inceliyor. LHCP 2023 konferansında bu konuyla ilgili yeni bulgular sunuldu.
Çekirdeklerin içini incelemek için en iyi araçlar fotonlardır. Bir kuark-antikuark çifti tipik olarak, bir foton bir çekirdekle çarpıştığında, güçlü etkileşimin kuvvet taşıyıcıları olan iki gluonu değiş tokuş ederek oluşturulur. Araştırmacılar bu çarpışmaları ayrıca iki kategoriye ayırıyor: bir fotonun tüm çekirdekle bağlantı kurduğu tutarlı çarpışmalar ve bir fotonun tek bir nükleonla etkileşime girdiği tutarsız çarpışmalar.
Bilim insanları çekirdeklerin içinde büyük gluon yoğunluğuna işaret eden çok sayıda gluon arıyor. Teorik modellere göre, çekirdekler ışık hızına yaklaştıkça gluon yoğunlukları artar. Yoğunluk yeterince artarsa çekirdek gluonik maddeye doyacak ve bu da gluon miktarının daha da artmasını engelleyecektir. Güçlü etkileşimler bilimindeki en önemli açık sorulardan biri gluonik doymuş maddenin doğrudan nasıl araştırılacağıdır. Bunu yaparak protonların ve çekirdeklerin iç organizasyonu hakkında daha fazla bilgi edinebiliriz.
J/ψ mezon üretimi, bir foton-çekirdek çarpışmasından sonra bir tılsımlı kuark-antikuark çifti yaratıldığında meydana gelir. Gluon doygunluk etkilerini araştırmak için araştırmacılar, tutarlı J/ψ üretiminin foton enerjisiyle nasıl değiştiğini inceliyor. Foton enerjisi arttıkça çekirdeklerin içindeki gluonik maddeyi “görmek” daha da kolaylaşıyor. LHC Run 2 verilerini kullanan J/ψ üretimine ilişkin yeni ALICE sonuçları, Run 1’deki önceki ölçümlere kıyasla daha geniş bir momentum aralığını kapsıyor. Bu sonuçlar gluon-doygunluk modelleri tarafından yapılan tahminlerle tutarlıdır.
Protonun iç yapısındaki kuantum dalgalanmalarının geometrik düzenlemelerini analiz etme şansı tutarsız çarpışmalarla sağlanmaktadır. ALICE işbirliği, J/ψ mezonuna aktarılan momentum dağılımını inceleyerek bunu başarıyor. Ortaklık, yakın tarihli bir çalışmada, bu momentum transferini tam olarak açıklamak için gluonik sıcak noktaların (doymuş gluonik madde bölgeleri) gerekli olduğunu göstermiştir.
LHC 3. ve 4. Çalışmalarında ALICE işbirliği bu olguları incelemeye devam edecektir. Burada, daha büyük veri örnekleriyle yüksek hassasiyetli ölçümler, doygunluk ve gluonik sıcak noktaların işlevini anlamak için daha güçlü araçlar sunacaktır.
Kaynak: home.web.cern.ch/news/news/physics
