クォークグルーオンプラズマの生成を見つけた化学者達

・物理学者は鉛イオンを衝突させて、大型ハドロン衝突型加速器でクォークグルーオンプラズマを生成する
・衝突により高エネルギーパートンが生成され、さらに2つ以上のパートンに分割される
・これは、クォークグルーオンプラズマにおけるパートンの相互作用の色の一貫性とその他の特性に関する新しい洞察を提供するする

研究者のチームは鉛イオンを衝突させてクォークグルーオンプラズマ（QGP）を生成する手法を発見しました。高エネルギー衝突は、QGPを研究するための新しい方法を提供できるジェットのユニークな構造を生成します。衝突はパートンと総称される高エネルギーのグルーオンとクォークを生成し、K中間子やパイ中間子などのハドロンジェットをさらに生成します。

では、クォークグルーオンプラズマとは何か？

QDPは、超高密度と温度で存在する量子色力学の物質の状態です。それは、強い相互作用の漸近的自由なクォークとグルーオン、つまりビッグバンの後に宇宙を満たした物質の状態で構成されていると考えられています。これらのクォークとグルーオンは、ハドロンまたは原子核内の色の閉じ込めによって閉じ込められています。

これは、静電力によって原子の内部に挟まれた電子と原子核が自由に移動できる従来のプラズマとの類似点です。

開発者たちはどのように見つけ出したのか？

現在、大型ハドロン衝突型加速器で行われた研究は、鉛イオンの衝突によって形成されたジェットの構造が、パートンに対するQGPの影響のいくつかを明らかにする可能性があることを示唆しています。これらの衝突により高エネルギーパートンが生成され、さらに2つ以上のパートンに分割されます。

これは、電子と陽電子のペアを作成する高エネルギーの光子の衝突と非常によく似ています。分裂過程を直接観察することはできないため、物理学者はジェット測定が間接的に分裂に関するデータをもたらす可能性があることを実証しようとしました。

彼らは、2015年から陽子-陽子および鉛-鉛衝突実験のデータを抽出しました。両実験で、ジェット内の粒子の「サブジェット」の構造を再生することができました。これを使用して、分割プロセスに関連するパートン間で勢いを共有する責任がある要因を推測しました。

不一致については（プロトンと鉛のパートン分裂因子）、因子がパートン伝播媒体に依存していることを証明しました。また、クォークグルーオンプラズマは鉛と鉛の衝突によってのみ生成されると考えられているため、この要因（媒体によって異なります）は、パートンに対するクォークグルーオンプラズマの影響も明らかにする可能性があります。

技術の詳細

この研究では、物理学者は、核子ペアあたり5.02 TeV（テラ電子ボルト）の重心エネルギーでの鉛-鉛および陽子-陽子衝突の分割関数の最初の計算を提示しました。

HERWIG ++とPYTHIAの偶数ジェネレーターを使用して、周辺の鉛-鉛および陽子-陽子衝突で測定された分割関数を15％レベルで再現しました。中央の鉛と鉛の衝突では、より急なzg分布が見られ、重イオン衝突で生成された高温媒体によってパートンの分裂プロセスが強化されることを示しています。これにより、QGPにおけるパートンの相互作用の色の一貫性やその他の特性に関する新しい洞察が得られます。