Modification of Υ production in pO and OO collisions at LHCb
La collaboration LHCb a mesuré la production de mésons Υ dans les collisions pO et OO, trouvant que si les collisions pO ne présentent qu'une légère suppression, les collisions OO présentent une suppression significative des états excités cohérente avec la formation d'un plasma quarks-gluons et des effets d'écrantage de couleur.
Auteurs originaux : LHCb collaboration, R. Aaij, M. Abdelfatah, A. S. W. Abdelmotteleb, C. Abellan Beteta, F. Abudinén, T. Ackernley, A. A. Adefisoye, B. Adeva, M. Adinolfi, P. Adlarson, C. Agapopoulou, C. A. Aidala, S. Akar, K. Akiba, H. Al Saleh, P. Albicocco, J. Albrecht, R. Aleksiejunas, F. Alessio, P. Alvarez Cartelle, S. Amato, J. L. Amey, Y. Amhis, Z. Amos, L. An, L. Anderlini, P. Andreola, M. Andreotti, S. Andres Estrada, A. Anelli, D. Ao, C. Arata, F. Archilli, Z. Areg, M. Argenton, S. Arguedas Cuendis, L. Arnone, M. Artuso, E. Aslanides, R. Ataíde Da Silva, M. Atzeni, B. Audurier, J. A. Authier, D. Bacher, I. Bachiller Perea, S. Bachmann, M. Bachmayer, J. J. Back, M. Bai, Z. B. Bai, V. Balagura, A. Balboni, W. Baldini, Z. Baldwin, L. Balzani, H. Bao, J. Baptista de Souza Leite, C. Barbero Pretel, M. Barbetti, I. R. Barbosa, W. Barker, R. J. Barlow, M. Barnyakov, S. Baron, S. Barsuk, W. Barter, J. Bartz, S. Bashir, B. Batsukh, P. B. Battista, A. Bavarchee, A. Bay, A. Beck, M. Becker, F. Bedeschi, I. B. Bediaga, N. A. Behling, S. Belin, A. Bellavista, I. Belyaev, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, J. L. M. Berkey, R. Bernet, A. Bertolin, L. Bertsch, F. Betti, J. Bex, O. Bezshyyko, S. Bhattacharya, M. S. Bieker, N. V. Biesuz, A. Biolchini, M. Birch, F. C. R. Bishop, A. Bitadze, A. Bizzeti, T. Blake, F. Blanc, J. E. Blank, S. Blusk, J. A. Boelhauve, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Bohare, C. Bolognani, R. B. Bonacci, A. Bordelius, F. Borgato, S. Borghi, M. Borsato, J. T. Borsuk, E. Bottalico, S. A. Bouchiba, M. Bovill, T. J. V. Bowcock, A. Boyer, C. Bozzi, J. D. Brandenburg, A. Brea Rodriguez, N. Breer, C. Breitfeld, J. Brodzicka, J. Brown, E. Buchanan, M. Burgos Marcos, C. Burr, E. Butera, C. Buti, J. S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, Y. Cai, Y. Cai, A. Caillet, R. Calabrese, L. Calefice, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, J. I. Cambon Bouzas, P. Campana, A. Campomagnani, A. C. Campos, A. F. Campoverde Quezada, Y. Cao, S. Capelli, M. Caporale, L. Capriotti, R. Caravaca-Mora, A. Carbone, L. Carcedo Salgado, R. Cardinale, A. Cardini, P. Carniti, L. Carus, R. Caspary, G. Casse, M. Cattaneo, G. Cavallero, V. Cavallini, S. Celani, I. Celestino, S. Cesare, A. J. Chadwick, M. Charles, Ph. Charpentier, E. Chatzianagnostou, R. Cheaib, M. Chefdeville, C. Chen, J. Chen, S. Chen, Z. Chen, A. Chen Hu, M. Cherif, S. Chernyshenko, X. Chiotopoulos, G. Chizhik, V. Chobanova, A. Christakakis, M. Chrzaszcz, Y. Chu, V. Chulikov, P. Ciambrone, X. Cid Vidal, P. Cifra, P. E. L. Clarke, M. Clemencic, H. V. Cliff, J. Closier, C. Cocha Toapaxi, V. Coco, A. Codovini, C. Codovini, J. Cogan, E. Cogneras, L. Cojocariu, S. Collaviti, P. Collins, T. Colombo, M. Colonna, A. Comerma-Montells, L. Congedo, J. Connaughton, A. Contu, N. Cooke, A. Corallo, G. Cordova, C. Coronel, I. Corredoira, A. Correia, G. Corti, G. C. Costantino, C. Cotirlan, J. Cottee Meldrum, B. Couturier, D. C. Craik, N. Crepet, M. Cruz Torres, M. Cubero Campos, E. Curras Rivera, R. Currie, C. L. Da Silva, X. Dai, J. Dalseno, C. D'Ambrosio, G. Darze, A. Davidson, O. De Aguiar Francisco, C. De Angelis, F. De Benedetti, J. de Boer, K. De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, U. De Freitas Carneiro Da Graca, F. De Gregorio, E. De Lucia, J. M. De Miranda, L. De Paula, A. De Robertis, E. De Santis, M. De Serio, P. De Simone, F. De Vellis, J. A. de Vries, F. Debernardis, D. Decamp, S. Dekkers, L. Del Buono, B. Delaney, B. Demaire-Lepape, J. Deng, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, J. F. Diverchy, A. D. Docheva, A. Doheny, C. Dong, F. Dordei, J. Dorta Moreno, A. C. dos Reis, J. Dos Santos Oliveira, A. D. Dowling, L. Dreyfus, W. Duan, P. Duda, L. Dufour, V. Duk, P. Durante, M. M. Duras, J. M. Durham, O. D. Durmus, K. Duwe, A. Dziurda, S. Easo, E. Eckstein, U. Egede, S. Eisenhardt, E. Ejopu, L. Eklund, M. Elashri, D. Elizondo Blanco, J. Ellbracht, S. Ely, A. Ene, T. Evans, F. Fabiano, S. Faghih, L. N. Falcao, B. Fang, R. Fantechi, L. Fantini, M. Faria, K. Farmer, F. Fassin, D. Fazzini, L. Felkowski, C. Feng, M. Feng, A. Fernandez Casani, M. Fernandez Gomez, B. Fernandez Rodino, J. Fernandez-John, A. D. Fernez, F. Ferrari, F. Ferreira Rodrigues, R. A. Fini, R. Fiorenza, M. Fiorini, M. Firlej, D. S. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, A. Fomin, M. Fontana, M. Fontes Vaz, L. A. Foreman, R. Forty, D. Foulds-Holt, V. Franco Lima, M. Franco Sevilla, M. Frank, E. Franzoso, G. Frau, C. Frei, D. A. Friday, J. Fu, Y. Fu, Q. Führing, T. Fulghesu, G. Galati, M. D. Galati, A. Gallas Torreira, D. Galli, S. Gambetta, M. Gandelman, P. Gandini, B. Ganie, H. Gao, R. Gao, T. Q. Gao, Y. Gao, Y. Gao, Y. Gao, L. M. Garcia Martin, P. Garcia Moreno, J. García Pardiñas, P. Gardner, L. Garrido, C. Gaspar, A. Gavrikov, J. George, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T. Gershon, S. Ghizzo, Z. Ghorbanimoghaddam, F. I. Giasemis, V. Gibson, H. K. Giemza, A. L. Gilman, M. Giovannetti, A. Gioventù, L. Girardey, M. A. Giza, F. C. Glaser, V. V. Gligorov, C. Göbel, L. Golinka-Bezshyyko, E. Golobardes, A. Golutvin, S. Gomez Fernandez, A. G. Gomez Mongui, W. Gomulka, F. Goncalves Abrantes, I. Gonçales Vaz, M. Goncerz, G. Gong, S. Gong, J. A. Gooding, C. Gotti, E. Govorkova, J. P. Grabowski, L. A. Granado Cardoso, R. Grande Quartieri, E. Graugés, E. Graverini, L. Grazette, G. Graziani, A. T. Grecu, N. A. Grieser, L. Grillo, C. Gu, M. Guarise, L. Guerry, A. -K. Guseinov, Y. Guz, T. Gys, K. Habermann, T. Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S. Haken, G. Hallett, P. M. Hamilton, Q. Han, S. Han, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T. J. Harris, L. Hartman, M. Hartmann, S. Hashmi, J. He, N. Heatley, A. Hedes, F. Hemmer, C. Henderson, R. Henderson, R. D. L. Henderson, A. M. Hennequin, K. Hennessy, A. Henrot, J. Herd, P. Herrero Gascon, J. Heuel, A. Heyn, A. Hicheur, G. Hijano Mendizabal, J. Horswill, R. Hou, Y. Hou, D. C. Houston, N. Howarth, W. Hu, X. Hu, W. Hulsbergen, R. J. Hunter, D. Hutchcroft, M. Idzik, P. Ilten, A. Iohner, S. Jacevicius, H. Jage, S. J. Jaimes Elles, S. Jakobsen, T. Jakoubek, E. Jans, A. Jawahery, C. Jayaweera, A. Jelavic, V. Jevtic, Z. Jia, E. Jiang, X. Jiang, Y. Jiang, Y. J. Jiang, E. Jimenez Moya, N. Jindal, M. John, A. John Rubesh Rajan, D. Johnson, C. R. Jones, S. Joshi, B. Jost, J. Juan Castella, N. Jurik, I. Juszczak, K. Kalecinska, D. Kaminaris, S. Kandybei, M. Kane, Y. Kang, C. Kar, M. Karacson, A. Kauniskangas, J. W. Kautz, M. K. Kazanecki, F. Keizer, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, S. Kholodenko, V. Kholoimov, G. Khreich, F. Kiraz, T. Kirn, V. S. Kirsebom, N. Kleijne, A. Kleimenova, D. Klekots, K. Klimaszewski, M. R. Kmiec, T. Knospe, R. Kolb, S. Koliiev, L. Kolk, A. Konoplyannikov, P. Kopciewicz, P. Koppenburg, A. Korchin, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, E. Kowalczyk, O. Kravcov, M. Kreps, W. Krupa, W. Krzemien, O. Kshyvanskyi, S. Kubis, M. Kucharczyk, A. Kupsc, A. Kurzina, V. Kushnir, B. Kutsenko, J. Kvapil, I. Kyryllin, D. Lacarrere, P. Laguarta Gonzalez, A. Lai, A. Lampis, D. Lancierini, C. Landesa Gomez, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, T. Latham, F. Lazzari, C. Lazzeroni, R. Le Gac, H. Lee, R. Lefèvre, M. Lehuraux, E. Lemos Cid, O. Leroy, T. Lesiak, E. D. Lesser, B. Leverington, A. Li, C. Li, C. Li, H. Li, J. Li, K. Li, L. Li, L. Li, P. Li, P. -R. Li, Q. Li, T. Li, T. Li, W. Li, Y. Li, Y. Li, Y. Li, Z. Li, Z. Lian, Q. Liang, X. Liang, Z. Liang, S. Libralon, A. Lightbody, J. Lin, S. Lin, T. Lin, R. Lindner, H. Linton, R. Litvinov, D. Liu, F. L. Liu, G. Liu, K. Liu, S. Liu, W. Liu, X. Liu, Y. Liu, Y. Liu, Y. L. Liu, G. Loachamin Ordonez, I. Lobo, A. Lobo Salvia, A. Loi, T. Long, F. C. L. Lopes, J. H. Lopes, A. Lopez Huertas, C. Lopez Iribarnegaray, Q. Lu, C. Lucarelli, D. Lucchesi, M. Lucio Martinez, Y. Luo, A. Lupato, M. Lupberger, E. Luppi, K. Lynch, J. Lyu, S. Lyu, X. -R. Lyu, H. Ma, S. Maccolini, F. Machefert, F. Maciuc, B. Mack, I. Mackay, L. M. Mackey, L. R. Madhan Mohan, M. J. Madurai, D. Magdalinski, J. J. Malczewski, S. Malde, L. Malentacca, G. Manca, C. Mancuso, R. Manera Escalero, A. Mangalasseri, F. M. Manganella, R. Mangrulkar, D. Manuzzi, S. Mao, D. Marangotto, J. F. Marchand, R. Marchevski, U. Marconi, L. Mareso, E. Mariani, S. Mariani, C. Marin Benito, J. Marks, A. M. Marshall, L. Martel, G. Martelli, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, C. Martinez, A. Martinez Armas, D. Martinez Gomez, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Martorell i Granollers, A. Massafferri, R. Matev, A. Mathad, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, L. Matzner, A. Mauri, E. Maurice, J. Mauricio, P. Mayencourt, J. Mazorra de Cos, M. Mazurek, D. Mazzanti Tarancon, M. McCann, N. T. McHugh, A. McNab, R. McNulty, B. Meadows, S. E. R. Medaer, D. Melnychuk, D. Mendoza Granada, P. Menendez Valdes Perez, F. M. Meng, M. Merk, A. Merli, L. Meyer Garcia, D. Miao, H. Miao, S. Mico, M. Mikhasenko, D. A. Milanes, A. Minotti, E. Minucci, B. Mitreska, D. S. Mitzel, R. Mocanu, A. Modak, L. Moeser, R. D. Moise, E. F. Molina Cardenas, T. Mombächer, M. Monk, T. Monnard, S. Monteil, A. Morcillo Gomez, G. Morello, M. J. Morello, M. P. Morgenthaler, A. Moro, J. Moron, W. Morren, A. B. Morris, A. G. Morris, R. Mountain, Z. Mu, N. Muangkod, E. Muhammad, F. Muheim, M. Mulder, K. Müller, F. Muñoz-Rojas, V. Mytrochenko, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, G. Napoletano, I. Nasteva, M. Needham, N. Neri, S. Neubert, N. Neufeld, J. Nicolini, D. Nicotra, E. M. Niel, L. Nisi, Q. Niu, B. K. Njoki, P. Nogarolli, P. Nogga, J. Nombela Royo, C. Normand, A. Novo Cal, J. Novoa Fernandez, G. Nowak, H. N. Nur, A. Oblakowska-Mucha, T. Oeser, O. Okhrimenko, R. Oldeman, F. Oliva, E. Olivart Pino, M. Olocco, R. H. O'Neil, J. S. Ordonez Soto, D. Osthues, J. M. Otalora Goicochea, P. Owen, A. Oyanguren, O. Ozcelik, F. Paciolla, A. Padee, K. O. Padeken, B. Pagare, T. Pajero, A. Palano, L. Palini, L. Palombini, M. Palutan, C. Pan, X. Pan, S. Panebianco, S. Paniskaki, L. Paolucci, A. Papanestis, M. Pappagallo, L. L. Pappalardo, C. Pappenheimer, C. Parkes, D. Parmar, G. Passaleva, D. Passaro, A. Pastore, M. Patel, J. Patoc, C. Patrignani, A. Paul, C. J. Pawley, A. Pellegrino, J. Peng, X. Peng, M. Pepe Altarelli, S. Perazzini, H. Pereira Da Costa, M. Pereira Martinez, A. Pereiro Castro, C. Perez, A. Perez Casas, P. Perret, A. Perrevoort, A. Perro, M. J. Peters, A. Petkovic, K. Petridis, A. Petrolini, S. Pezzulo, J. P. Pfaller, H. Pham, L. Pica, M. Piccini, L. Piccolo, B. Pietrzyk, R. N. Pilato, D. Pinci, F. Pisani, M. Pizzichemi, V. M. Placinta, M. Plo Casasus, T. Poeschl, F. Polci, M. Poli Lener, A. Poluektov, I. Polyakov, E. Polycarpo, S. Ponce, D. Popov, K. Popp, K. Prasanth, C. Prouve, D. Provenzano, V. Pugatch, A. Puicercus Gomez, G. Punzi, J. R. Pybus, Q. Qian, W. Qian, N. Qin, R. Quagliani, R. I. Rabadan Trejo, B. Rachwal, R. Racz, J. H. Rademacker, M. Rama, M. Ramírez García, V. Ramos De Oliveira, M. Ramos Pernas, G. Ramsey, M. S. Rangel, G. Raven, M. Rebollo De Miguel, F. Redi, J. Reich, F. Reiss, Z. Ren, P. K. Resmi, M. Ribalda Galvez, R. Ribatti, G. Ricart, D. Riccardi, S. Ricciardi, K. Richardson, M. Richardson-Slipper, F. Riehn, K. Rinnert, P. Robbe, G. Robertson, E. Rodrigues, A. Rodriguez Alvarez, E. Rodriguez Fernandez, J. A. Rodriguez Lopez, E. Rodriguez Rodriguez, J. Roensch, A. Rogovskiy, D. L. Rolf, P. Roloff, A. Romano, V. Romanovskiy, A. Romero Vidal, G. Romolini, F. Ronchetti, T. Rong, W. Rose, M. Rotondo, M. S. Rudolph, G. Ruggiero, M. Ruiz Diaz, J. Ruiz Vidal, J. Ruz Armendariz, J. J. Saavedra-Arias, J. J. Saborido Silva, D. Sahoo, N. Sahoo, B. Saitta, M. Salomoni, I. Sanderswood, R. Santacesaria, C. Santamarina Rios, M. Santimaria, L. Santoro, E. Santovetti, A. Saputi, A. Sarnatskiy, G. Sarpis, M. Sarpis, C. Satriano, A. Satta, M. Saur, H. Sazak, F. Sborzacchi, A. Scarabotto, S. Schael, S. Scherl, M. Schiller, H. Schindler, M. Schmelling, B. Schmidt, N. Schmidt, S. Schmitt, H. Schmitz, O. Schneider, A. Schopper, N. Schulte, H. Schumacher, M. H. Schune, G. Schwering, B. Sciascia, A. Sciuccati, G. Scriven, I. Segal, S. Sellam, M. Senghi Soares, A. Sergi, N. Serra, L. Sestini, B. Sevilla Sanjuan, Y. Shang, D. M. Shangase, R. S. Sharma, L. Shchutska, T. Shears, S. Shelton, J. Shen, Z. Shen, S. Sheng, B. Shi, J. Shi, Q. Shi, W. S. Shi, E. Shmanin, R. Silva Coutinho, G. Simi, S. Simone, M. Singha, I. Siral, N. Skidmore, T. Skwarnicki, M. W. Slater, E. Smith, M. Smith, L. Soares Lavra, M. D. Sokoloff, F. J. P. Soler, A. Solomin, K. Solovieva, N. S. Sommerfeld, R. Song, Y. Song, Y. Song, Y. S. Song, F. L. Souza De Almeida, G. Souza De Castro, B. Souza De Paula, K. M. Sowa, E. Spadaro Norella, E. Spedicato, J. G. Speer, P. Spradlin, F. Stagni, M. Stahl, S. Stahl, S. Stanislaus, M. Stefaniak, O. Steinkamp, F. Suljik, J. Sun, L. Sun, M. Sun, D. Sundfeld, P. Svihra, V. Svintozelskyi, J. Swallow, K. Swientek, F. Swystun, A. Szabelski, T. Szumlak, Y. Tan, Y. Tang, Y. T. Tang, M. D. Tat, J. A. Teijeiro Jimenez, F. Terzuoli, F. Teubert, E. Thomas, D. J. D. Thompson, A. R. Thomson-Strong, R. Thornton, H. Tilquin, V. Tisserand, S. T'Jampens, M. Tobin, T. T. Todorov, L. Tomassetti, G. Tonani, X. Tong, T. Tork, L. Torlai, L. Toscano, D. Y. Tou, C. Trippl, G. Tuci, N. Tuning, L. H. Uecker, A. Ukleja, A. Upadhyay, B. Urbach, A. Usachov, U. Uwer, V. Vagnoni, A. Vaitkevicius, A. Valassi, V. Valcarce Cadenas, G. Valenti, N. Valls Canudas, J. van Eldik, H. Van Hecke, E. van Herwijnen, C. B. Van Hulse, R. Van Laak, M. van Veghel, P. Varrella, R. Vazquez Gomez, P. Vazquez Regueiro, C. Vázquez Sierra, S. Vecchi, J. Velilla Serna, J. J. Velthuis, M. Veltri, A. Venkateswaran, M. Verdoglia, M. Vesterinen, W. Vetens, D. Vico Benet, P. Vidrier Villalba, M. Vieites Diaz, X. Vilasis-Cardona, E. Vilella Figueras, A. Villa, P. Vincent, B. Vivacqua, F. C. Volle, D. vom Bruch, K. Vos, C. Vrahas, J. Wagner, J. Walsh, N. Walter, E. J. Walton, G. Wan, A. Wang, B. Wang, C. Wang, C. Wang, C. Wang, G. Wang, H. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, M. Wang, N. W. Wang, X. Wang, X. Wang, X. Wang, X. W. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. H. Wang, Z. Wang, Z. Wang, J. A. Ward, A. Wasili, M. Waterlaat, N. K. Watson, D. Websdale, Y. Wei, Z. Weida, J. Wendel, B. D. C. Westhenry, A. S. White, C. White, M. Whitehead, E. Whiter, A. R. Wiederhold, D. Wiedner, M. A. Wiegertjes, C. Wild, G. Wilkinson, M. K. Wilkinson, M. Williams, M. J. Williams, M. R. J. Williams, R. Williams, S. Williams, Z. Williams, F. F. Wilson, M. Winn, W. Wislicki, M. Witek, L. Witola, T. Wolf, E. Wood, G. Wormser, S. A. Wotton, H. Wu, J. Wu, T. Wu, X. Wu, Y. Wu, Z. Wu, K. Wyllie, S. Xian, Z. Xiang, Y. Xie, T. X. Xing, A. Xu, L. Xu, M. Xu, R. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, S. Yadav, K. Yang, X. Yang, Y. Yang, Y. Yang, Z. Yang, Z. Yang, H. Yeung, H. Yin, X. Yin, C. Y. Yu, J. Yu, K. Yu, X. Yuan, Y Yuan, S. Zalambani, J. A. Zamora Saa, F. Zangari, M. Zavertyaev, M. Zdybal, F. Zenesini, C. Zeng, M. Zeng, S. H Zeng, C. Zhang, C. Zhang, D. Zhang, J. Zhang, L. Zhang, Q. Z. Zhang, R. Zhang, S. Zhang, S. L. Zhang, Y. Zhang, Z. Zhang, J. Zhao, M. Zhao, Y. Zhao, A. Zhelezov, S. Z. Zheng, X. Z. Zheng, Y. Zheng, T. Zhou, X. Zhou, V. Zhovkovska, L. Z. Zhu, X. Zhu, X. Zhu, Y. Zhu, V. Zhukov, J. Zhuo, T. Zies, D. Zuliani, X. Zuo
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Imaginez l'univers comme une cuisine cosmique géante où se déroulent les expériences culinaires les plus extrêmes. Dans cette cuisine, des scientifiques fracassent de minuscules particules à des vitesses proches de la vitesse de la lumière. L'objectif ? Recréer les conditions qui existaient juste une fraction de seconde après le Big Bang, lorsque l'univers était si chaud et dense que la matière normale ne pouvait pas exister. Sous ces conditions brûlantes, les protons et les neutrons — les briques élémentaires des atomes — fondent pour devenir un mélange de leurs composants plus petits : un mélange de quarks et de gluons, soupe chaotique et bouillonnante. Cette soupe super chaude et super dense est appelée « plasma de quarks et de gluons » (QGP). Voyez cela comme une foule de personnes lors d'un concert, tellement serrée qu'on ne peut plus distinguer qui tient la main de qui ; tout le monde est libre de bouger de manière sauvage.
Pour étudier cette soupe, les physiciens utilisent des « thermomètres » spéciaux faits de particules lourdes appelées bottomonium. Ce sont comme de petits couples lourds (un quark bottom et son partenaire) qui, d'ordinaire, se tiennent très étroitement la main. Cependant, si vous les jetez dans la soupe chaude du QGP, la chaleur devient si intense qu'elle brise leur étreinte, séparant le couple. En observant combien de ces couples survivent au crash, les scientifiques peuvent déterminer à quel point la soupe est chaude et dense. Pendant longtemps, nous savions que cela se produisait lors de collisions massives, comme le choc de deux noyaux de plomb lourds. Mais une grande question demeurait : ce « bouillon » pourrait-il se former dans des collisions beaucoup plus petites, comme le fracas d'un seul proton contre un noyau, ou même de deux atomes d'oxygène légers ? Si cette « soupe » se forme dans ces systèmes minuscules, cela changerait notre compréhension de la façon dont l'univers se comporte à ses plus petites échelles.
Ce document, écrit par la collaboration LHCb du CERN, plonge précisément dans cette question. Ils ont analysé des données provenant de trois types différents de collisions de particules : proton-proton (la référence, comme deux boules de billard qui s'entrechoquent), proton-oxygène (un petit noyau frappé par un proton), et oxygène-oxygène (deux noyaux légers qui s'entrechoquent). Ils ont examiné spécifiquement les couples de « bottomonium » dans trois états d'excitation différents : l'état fondamental calme (Υ(1S)), un état légèrement excité (Υ(2S)), et un état hautement excité et vacillant (Υ(3S)). Les états excités sont comme des couples se tenant la main lâchement ; ils sont beaucoup plus faciles à séparer que les couples calmes.
L'équipe a mesuré la fréquence à laquelle ces couples excités survivaient par rapport aux couples calmes dans chaque type de collision. Dans les collisions proton-proton, le rapport entre les couples excités et les couples calmes était stable et correspondait à ce qu'ils avaient observé précédemment à d'autres énergies. Cela a servi de groupe de contrôle, montrant comment ces particules se comportent lorsqu'il n'y a pas de « soupe » pour les perturber.
Lorsqu'ils ont examiné les collisions proton-oxygène, ils ont trouvé un léger soupçon de problème. Les couples excités étaient légèrement plus difficiles à trouver que prévu, suggérant que le noyau d'oxygène pourrait causer des perturbations « froides » mineures (comme un couloir bondé qui vous bouscule), même sans la formation d'une soupe chaude. Cependant, les données n'étaient pas assez solides pour affirmer avec certitude qu'il s'agissait d'un effet réel ou d'un simple hasard statistique.
L'histoire réelle, cependant, est venue des collisions oxygène-oxygène. Ici, les résultats ont été spectaculaires. Les couples excités Υ(2S) ont été supprimés par un facteur d'environ deux — ce qui signifie que seulement la moitié d'entre eux ont survécu par rapport aux couples calmes. Les couples hautement excités Υ(3S) ont également montré des signes de suppression. C'est une différence massive par rapport aux résultats de proton-oxygène. Les auteurs expliquent que cette forte suppression est trop importante pour être causée uniquement par les effets « froids » du noyau ; elle indique la formation d'un plasma de quarks et de gluons chaud et déconfiné, même dans ce système de collision relativement petit.
Pour s'assurer qu'il ne s'agissait pas d'une erreur, les chercheurs ont comparé leurs découvertes à deux modèles informatiques avancés. Un modèle, le KSU-Munich, et un autre, le TAMU-NP, incluent tous deux la physique d'un plasma de quarks et de gluons. Les deux modèles ont prédit avec succès la forte suppression observée dans les données oxygène-oxygène. Le document conclut que, si le petit système proton-oxygène n'a montré qu'un murmure de changement, le système oxygène-oxygène a hurlé un signal clair : un plasma de quarks et de gluons est probablement en train de se former dans ces collisions plus petites, brisant les couples de quarks lourds excités tout comme il le fait dans les collisions massives de plomb. Cela suggère que la « soupe » de l'univers primitif pourrait être plus facile à créer dans des collisions plus petites et plus légères que ce que l'on pensait auparavant.
Résumé technique : Modification de la production d'Υ dans les collisions pO et OO à LHCb
Problématique et motivation
La formation d'un plasma de quarks et de gluons (QGP), un état de la matière déconfiné où les quarks et les gluons ne sont plus confinés au sein des hadrons, est un objectif central de la physique nucléaire à haute énergie. Une signature primaire de la formation du QGP est la suppression des états quarkonium (paires liées quark-antiquark lourds) due à l'écrantage de couleur, qui affaiblit le potentiel de liaison entre les quarks lourds. Bien que la suppression séquentielle des états Υ(nS) (Υ(1S), Υ(2S), Υ(3S)) soit bien établie dans les grands systèmes de collision comme PbPb, l'interaction entre les effets du QGP et les effets de la matière nucléaire froide (CNM) (tels que les modifications de la distribution de densité de partons nucléaires et la perte d'énergie) dans les systèmes plus petits reste moins bien comprise.
Les récentes campagnes de tir du LHC ont introduit des collisions d'ions plus légers, spécifiquement l'Oxygène-Oxygène (OO) et le Proton-Oxygène (pO), fournissant un terrain d'essai unique pour contraindre les effets CNM et rechercher l'apparition de la formation du QGP dans des volumes de collision plus petits. Bien que des effets collectifs et une perte d'énergie des partons aient été observés dans les collisions OO, le comportement spécifique des états de bottomonium dans ces systèmes, particulièrement par rapport aux références proton-proton (pp), n'avait pas été pleinement exploré concernant l'interaction des mécanismes de suppression.
Méthodologie
La collaboration LHCb a mesuré les taux de production des mésons Υ(2S) et Υ(3S) par rapport à l'état fondamental Υ(1S) dans trois systèmes de collision : pp, pO et OO.
- Échantillons de données : L'analyse a utilisé des données enregistrées lors du Run 3. Les jeux de données pp et OO ont été collectés à une énergie par nucléon dans le centre de masse de sNN=5,36 TeV, avec des luminosités intégrées d'environ 230 pb−1 et 5,5 nb−1, respectivement. Le jeu de données pO a été collecté à sNN=9,62 TeV avec une luminosité d'environ 33 nb−1.
- Reconstruction : Les états Υ ont été reconstruits via leur canal de désintégration dimuon (Υ(nS)→μ+μ−) dans l'acceptation du spectromètre vers l'avant de LHCb (2<η<5).
- Technique d'analyse : Les spectres de masse invariante (Mμ+μ−) ont été ajustés à l'aide d'une méthode de maximum de vraisemblance par compartiments étendue. Les distributions de signal ont été modélisées avec des fonctions Crystal Ball, tandis que les fonds ont été décrits par une fonction exponentielle. Les différences de masse et les largeurs des états Υ ont été contraintes en utilisant des valeurs connues et une mise à l'échelle par simulation.
- Corrections d'efficacité : Le rapport des sections efficaces de production a été corrigé pour l'acceptance du détecteur, le déclenchement (trigger), l'efficacité de reconstruction et d'identification des particules. La simulation (Pythia pour pp, EPOS pour pO/OO) a été utilisée pour modéliser ces efficacités, les incertitudes systématiques étant dérivées des comparaisons avec des méthodes basées sur les données (par exemple, tag-and-probe) et des variations des distributions cinématiques.
- Métriques comparatives : L'étude présente les rapports de sections efficaces multipliées par les rapports de branchement (σΥ(nS)/σΥ(1S)×B) et calcule les « doubles rapports » par rapport à la référence pp pour isoler les effets du milieu.
Contributions clés et résultats
- Cohérence de la référence pp : Les rapports mesurés de Υ(2S)/Υ(1S) et Υ(3S)/Υ(1S) dans les collisions pp à s=5,36 TeV sont cohérents avec les mesures précédentes de LHCb à des énergies plus élevées (7, 8 et 13 TeV). Les moyennes pondérées sont respectivement 0,2527±0,0025 et 0,1220±0,0013, confirmant la stabilité de ces rapports à travers la plage d'énergie mesurée.
- Résultats des collisions pO : Dans les collisions pO, une légère suppression relative des états Υ(2S) et Υ(3S) par rapport aux pp a été observée. Cependant, les incertitudes statistiques dans les données pO étaient trop importantes pour tirer des conclusions fermes concernant l'ampleur des effets CNM.
- Résultats des collisions OO : Une suppression significative a été observée dans les collisions OO :
- Le rapport Υ(2S)/Υ(1S) a été supprimé par un facteur d'environ 2 par rapport aux données pp. Cette suppression est nettement plus grande que celle observée dans les collisions pO, suggérant que des mécanismes au-delà des effets CNM sont actifs.
- Le rapport Υ(3S)/Υ(1S) a également été supprimé par rapport aux pp par un facteur d'environ deux ; cependant, cette valeur est cohérente avec la suppression observée dans les collisions pO compte tenu des incertitudes. Malgré cela, le rapport diffère de l'unité par ∼3,5 écarts-types, fournissant une preuve de la suppression de l'état Υ(3S) dans les collisions OO.
- Comparaison avec les modèles : Les motifs de suppression observés dans les collisions OO ont été comparés à deux modèles théoriques : le modèle KSU-Munich (une approche de système quantique ouvert résolvant l'équation de Lindblad) et le modèle TAMU-NP (un modèle de transport semi-classique). Les deux modèles, qui intègrent les effets CNM et les interactions des bottomonia avec un QGP déconfiné, décrivent avec succès les rapports mesurés.
- Doubles rapports : Les doubles rapports (ion/pp) pour Υ(2S)/Υ(1S) dans les collisions OO diffèrent de l'unité d'environ 4,8 écarts-types, indiquant une suppression significative. Le double rapport Υ(3S)/Υ(1S) montre également une suppression dans tous les systèmes, cohérente avec une interaction entre les effets CNM et du QGP.
Signification
L'article affirme que la suppression significative des états Υ(2S) et Υ(3S) dans les collisions OO, contrastant avec l'effet minimal dans les collisions pO, fournit une nouvelle preuve de l'émergence de mécanismes de suppression supplémentaires dans le système relativement petit des collisions OO. Les auteurs concluent que ces mécanismes sont cohérents avec la formation d'un plasma de quarks et de gluons dans les collisions OO. Les résultats démontrent que la hiérarchie de suppression (où les états excités sont plus supprimés que l'état fondamental) observée dans les grands systèmes PbPb se manifeste également dans les systèmes plus petits OO, soutenant l'hypothèse que la formation du QGP peut se produire dans les collisions d'ions légers. Les données sont bien décrites par des modèles intégrant la formation du QGP, soulignant l'interaction entre les effets de la matière nucléaire froide et l'écrantage de couleur dans un milieu déconfiné.
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Adopté par des chercheurs de Stanford, Cambridge et de l'Académie des sciences.
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