ALICE studia l’espansione del quark-gluon plasma con i quark charm

ALICE studia l’espansione del quark-gluon plasma con i quark charm

Le collisioni di nuclei pesanti al collisionatore LHC del CE RN permettono di comprimere e surriscaldare la materia nucleare fino raggiungere temperatura e densità di energia estremamente elevate. In queste condizioni, simili a quelle dell’Universo primordiale nei primi microsecondi, avviene una transizione di fase ad uno stato della materia noto come quark-gluon plasma (QGP). All’interno del QGP, i quark e i gluoni sono deconfinati in un volume di circa 1000 fm3. I quark pesanti sono prodotti prima della formazione del QGP e successivamente interagiscono con i suoi costituenti, svolgendo quindi il ruolo prezioso di sonde “calibrate”. Il plasma si espande rapidamente raffreddandosi e formando gli adroni. Quando i nuclei non si scontrano centralmente (“testa a testa”), il QGP ha una forma allungata e la sua rapida espansione porta ad una modulazione prevalentemente di tipo ellittico – flusso ellittico (v2) – nella distribuzione dell’angolo azimutale dell’impulso degli adroni prodotti. Usando il campione di collisioni piombo-piombo raccolto nel 2018, la Collaborazione ALICE ha misurato il flusso ellittico degli adroni che contengono quark charm, sia legati a un quark leggero (mesoni D) sia legati in coppie charm-anticharm (J/ψ). I risultati delle misure, presentati recentemente alle conferenze LHCP e Hard Probes, sono mostrati in figura in funzione dell’impulso trasverso (pT). “Il grande campione di dati raccolto nel 2018 ci ha permesso di confrontare per la prima volta come rispondono gli adroni con uno o due quark charm all’espansione del QGP” dice il Dr. Andrea Dainese, ex-coordinatore del gruppo di ALICE di Padova e ora physics coordinator dell’esperimento. A bassi valori dell’impulso, il flusso ellittico dei mesoni D non è grande quanto quello dei pioni (che contengono solo quark leggeri), mentre il flusso ellittico dei mesoni J/ψ è più basso di entrambi, ma chiaramente osservato. Questo ordinamento indica che i quark pesanti con charm vengono trasportati dall’espansione del QGP, tramite interazioni forti, ma probabilmente in modo minore rispetto ai quark leggeri e che sia i mesoni D che i mesoni J/ψ di basso impulso sono in parte formati dalla ricombinazione di quark. Il Dr. Federico Antinori, membro del gruppo padovano e precedente portavoce dell’intera Collaborazione afferma che “Queste sono le misure che sognavamo di fare quando abbiamo progettato l’esperimento”. Il gruppo di ricerca padovano di ALICE ha ricoperto un ruolo fondamentale nel raggiungimento di questi risultati. Nelle collisioni piombo-piombo sono prodotte migliaia di particelle. Il segnale dei mesoni D è stato isolato dal fondo combinatoriale sfruttando l’elevata risoluzione spaziale del Silicon Pixel Detector (SPD) che è stato progettato, costruito e mantenuto in funzione grazie all’importante contributo del gruppo ALICE dell’INFN e dell’Università di Padova e del gruppo di progettazione meccanica dell’INFN di Padova. Inoltre il Dr. Stefano Trogolo, ricercatore post-doc del gruppo, ha analizzato i dati per misurare il flusso ellittico dei mesoni D. “Questo risultato fornisce un tassello fondamentale per comprendere l’interazione a livello microscopico di quark e gluoni all’interno del QGP. Nei prossimi anni, grazie all’upgrade dei rivelatori, miglioreremo e aumenteremo in modo significativo la nostra capacità di usare i quark charm e beauty come ma rcatori del QGP” dichiara il Dr. Andrea Rossi, attuale coordinatore del gruppo ALICE di Padova. CERN Media Update: