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Novos resultados do ALICE lançam luz sobre a natureza da matéria gluônica no LHC
No Grande Colisor de Hádrons, feixes de prótons e chumbo viajam perto da velocidade da luz. Eles carregam um forte campo eletromagnético que age como um fluxo de fótons conforme o feixe se move através do acelerador. Quando os dois feixes do LHC passam próximos um do outro sem colidir, um dos feixes pode emitir um fóton de energia muito alta que atinge o outro feixe. Isso pode resultar em colisões de fóton-núcleo, fóton-próton e até mesmo fóton-fóton. A colaboração ALICE estuda essas colisões para investigar prótons e a estrutura interna dos núcleos e divulgou recentemente novos resultados sobre esse tópico na conferência LHCP 2023.
Os fótons são ferramentas ideais para estudar o interior dos núcleos. Normalmente, quando um fóton colide com um núcleo, dois glúons (portadores de força da interação forte) são trocados, o que resulta na produção de um par quark-antiquark. Os pesquisadores distinguem ainda duas classes diferentes dessas colisões: quando um fóton interage com todo o núcleo (uma colisão coerente) e quando um fóton interage com um único núcleon dentro do núcleo (uma colisão incoerente).
Dentro dos núcleos, os cientistas procuram grandes números de glúons, que indicam altos níveis de densidade de glúons. Modelos teóricos sugerem que a densidade de glúons dentro dos núcleos aumenta quando eles se aproximam da velocidade da luz. Se a densidade aumentar o suficiente, o núcleo ficará saturado com matéria gluônica, o que significa que o número de glúons no núcleo não pode aumentar mais. A sondagem direta da matéria saturada gluônica é um dos principais desafios pendentes no campo de interações fortes, e observá-la pode levar a uma maior compreensão da estrutura interna de prótons e núcleos.
Se um par charm quark-antiquark é produzido em uma colisão fóton-núcleo, isso é conhecido como produção de méson J/ψ. Os cientistas estudam como a produção coerente de J/ψ varia com a energia do fóton para procurar efeitos de saturação de glúon. À medida que a energia do fóton aumenta, fica cada vez mais fácil “ver” a matéria gluônica dentro dos núcleos. Os novos resultados do ALICE na produção de J/ψ usando os dados do LHC Run 2 cobrem uma faixa de momento maior do que as medições anteriores do Run 1 e estão de acordo com as expectativas dos modelos de saturação de glúons.
As colisões incoerentes oferecem a oportunidade de estudar as configurações geométricas das flutuações quânticas na estrutura interna do próton. A colaboração ALICE consegue isso estudando a distribuição do momento que é transferido para o méson J/ψ. Em um novo estudo, a colaboração conseguiu mostrar que essa transferência de momento só pode ser descrita quando áreas de matéria gluônica saturada, chamadas de pontos quentes gluônicos, são introduzidas nos modelos.
A colaboração ALICE continuará a investigar esses fenômenos nas execuções 3 e 4 do LHC, onde medições de alta precisão com amostras de dados maiores fornecerão ferramentas mais poderosas para entender melhor o papel da saturação e dos pontos quentes gluônicos.
Leitura adicional:
- Colaboração ALICE, 2023 https://arxiv.org/abs/2305.06169
- Colaboração ALICE, 2023 https://arxiv.org/abs/2304.12403
- Colaboração ALICE, 2023 https://arxiv.org/abs/2304.10928
- Colaboração ALICE, 2023 https://arxiv.org/abs/1809.03235
- https://alice-collaboration.web.cern.ch/LHCP2023
Para saber mais, acesse os links acima>
Fonte: CERN / Publicação 14-07-2023
https://www.home.cern/news/news/physics/alice-shines-light-nucleus-probe-its-structure
Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas” e "Conhecendo a Energia produzida no Sol".
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras.
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