Caros Leitores;
Com novas medições de correlações hádron-deuteron, a colaboração ALICE explora a forte interação de sistemas de três corpos no LHC.
Ilustração da forte
interação no sistema próton-deuteron produzida em colisões próton-próton no
LHC. https://zenodo.org/records/13732468 (Imagem: ALICE/CERN)
Em um artigo publicado
recentemente na Physical Review X ,
a colaboração ALICE apresentou seus estudos de correlações nos sistemas
kaon-deuteron [1] e
próton-deuteron, abrindo a porta para estudos precisos das forças em sistemas
nucleares de três corpos.
Uma
força fundamental é tipicamente descrita como uma interação entre dois objetos.
Estender isso para sistemas mais complicados nem sempre é trivial. A descrição
de sistemas de três hádrons fortemente interativos é essencial para entender
muitos fenômenos na física nuclear moderna, como a estrutura dos núcleos,
propriedades da matéria nuclear de alta densidade e a composição dos núcleos de
estrelas de nêutrons.
As
colisões próton-próton no LHC produzem um grande número de partículas que são
emitidas muito próximas umas das outras, a distâncias de cerca de 10 -15 m (um femtômetro). É interessante
explorar se elas influenciam umas às outras de alguma forma antes de se
espalharem em todas as direções. Se duas partículas são produzidas próximas
umas das outras e com momentos e direções semelhantes, o par pode estar sujeito
a estatísticas quânticas, força de Coulomb e interação forte. Se um dos pares
for um deutério, então um sistema com um deutério e outro hádron, como um
próton ou um cátion, é efetivamente um sistema de três corpos. Assim, espera-se
que a medição de correlações entre deutérios e cáons ou prótons revele as
interações de sistemas de três corpos.
A
colaboração ALICE utiliza suas excelentes capacidades de identificação de
partículas para estudar essas correlações em colisões próton-próton de alta
multiplicidade em uma energia de centro de massa de 13 TeV .
O resultado é uma função de correlação que mede como a probabilidade de
encontrar duas partículas com certos momentos relativos difere do que seria
esperado se seus momentos fossem completamente independentes ou não
correlacionados. Na ausência de correlação, o valor da função é unitário. Um
valor acima de um indica interação atrativa, enquanto um valor abaixo de um
indica interação repulsiva.
As
funções de correlação para ambos os sistemas kaon–deuteron e próton–deuteron
estão abaixo da unidade para momentos transversais relativos baixos (como visto
na figura abaixo), indicando uma interação repulsiva geral. A análise da
correlação kaon–deuteron mostra que as distâncias relativas nas quais os
deutérios e prótons ou kaons são produzidos são bem pequenas, em torno de 2 fm.
As
correlações kaon–deuteron são bem descritas com um modelo efetivo de dois
corpos que incorpora tanto a interação de Coulomb quanto a interação forte
entre o kaon e o deutério. Em contraste, a mesma abordagem efetiva de dois
corpos falha em descrever as correlações próton–deuteron, necessitando de um
cálculo completo de três corpos que leve em conta a estrutura do deutério. Uma
excelente descrição de dados é obtida usando cálculos teóricos que levam em
conta interações fortes de dois e três corpos. Isso demonstra a sensibilidade
da função de correlação à dinâmica de curto alcance do sistema de três
núcleons.
As
medições de correlação em distâncias curtas constituem um método inovador para
estudar sistemas de três corpos no LHC, com o potencial de estender tais
estudos a outros hádrons. Está previsto aplicar uma abordagem semelhante aos
dados das execuções 3 e 4 do LHC para investigar sistemas de três bárions nos
setores estranho e charmoso, que de outra forma seriam experimentalmente inacessíveis.
Função
de correlação medida como uma função do momento relativo em (esquerda)
kaon–deuteron ajustado com cálculo efetivo de dois corpos e (direita)
próton–deuteron ajustado com cálculo completo de três corpos. (Imagem: ALICE/CERN)
[1] Deuteron
é o núcleo atômico do deutério, composto de um nêutron e um próton mantidos
juntos pela interação forte.
Para saber mais, acesse o link>
Fonte: CERN / Por colaboração de ALICE / Publicação 25 -09-204
https://home.cern/news/news/physics/alice-probes-strong-interaction-three-body-problem
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