در پلاسمای کوارک‌ـ‌گلوئون، می‌توان با اندازه‌گیری جت و بوزون Zتولید شده در برخوردهای یونی میان اجزای سازنده‌‌ی پلاسما، به ویژگی‌های آن دست یافت.

CMS Collaboration/CERN

بلافاصله پس از مه‌بانگ، کیهان از مخلوطی داغ و متراکم از کوارک‌ها و گلوئون‌ها پر شد. پژوهش‌گران می‌توانند در شتاب‌دهنده‌ی ذرات با له کردن یون‌های سنگین، این پلاسمای کوارک‌ـ‌گلوئونی (QGP) را بازسازی کنند. این برخوردها پارتون (کوارک و گلوئون) نیز تولید می‌کنند. می‌توان اتلاف انرژی پارتون‌ها درQGP را با اندازه‌گیری جت و یافتن ویژگی‌های QGP اندازه‌گیری کرد. به تازگی گروه CMS در برخورددهنده‌ی هادرون‌های بزرگ، جتی که همزمان با بوزون Z -‌واسط برهم‌کنش ضعیف‌ـ‌ تولید شده را اندازه‌گیری کرده‌اند. این اندازه‌گیری‌های ترکیبی بوزون‌‌ـجت می‌تواند به شناسایی دقیق‌ترQGP (نسبت به اندازه‌گیری جت به تنهایی) بی‌انجامد.

برهم‌کنش بوزون‌های Z باQGP بسیار ضعیف‌تر از برهم‌کنش پارتون‌ها است؛ بنابراین در زمان حرکت انرژی از دست نمی‌دهند. بنا براین انرژی بوزون‌‌ها بسیار نزدیک به انرژی اولیه‌ی پارتون‌ها، در زمان گسیل از برخوردهای یونی، است. اختلاف انرژی بوزون و پارتون می‌تواند ویژگیهای QGP را آشکار کند.

این گروه دو دسته آزمایش ترتیب دادند؛ برخورد یون‌های سرب (سنگین) با یکدیگر و برخورد پروتون‌ها (سبک) با یکدیگر. سپس انرژی بوزون‌های Z –که در آشکارسازی الکترون‌ها یا میوئون‌ها در واپاشی بوزون‌ها ‌‌مشاهده می‌شوند- با مقدار به دست آمده از جت‌های همراه مقایسه شد. نسبت انرژی پارتون به انرژی بوزون در برخوردهای سرب، کوچک‌تر از برخوردهای پروتونی بود. این یافته، پیش‌بینی پذیر بود: برخوردهای سرب QGP بزرگی برای حرکت پارتون‌ها ایجاد می‌کنند. به هر روی، اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر به شناخت بهتر اتلاف انرژی پارتون‌ها بی‌انجامد. با چنین اطلاعاتی می‌توان مدل‌های دارای پارامترهای QGP متفاوت را بهتر تمیز داد.

منبع:

APreciseProbeOfTheQuark_GluonPlasma

مرجع:

Physical Review Letters.