Modification of Υ production in pO and OO collisions at LHCb
La collaborazione LHCb ha misurato la produzione di mesoni Υ in collisioni pO e OO, riscontrando che mentre le collisioni pO mostrano solo una lieve soppressione, le collisioni OO esibiscono una significativa soppressione degli stati eccitati coerente con la formazione di un plasma di quark e gluoni ed effetti di screening di colore.
Autori originali: 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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Immaginate l'universo come una gigantesca cucina cosmica dove hanno luogo gli esperimenti culinari più estremi. In questa cucina, gli scienziati fanno scontrare minuscole particelle a velocità vicine a quella della luce. L'obiettivo? Ricreare le condizioni esistite appena una frazione di secondo dopo il Big Bang, quando l'universo era così caldo e denso che la materia normale non poteva esistere. Sotto queste condizioni roventi, protoni e neutroni — i mattoni degli atomi — si sciolgono in una miscela densa e caotica delle loro parti più piccole: quark e gluoni. Questa zuppa super-calda e super-densa è chiamata "plasma di quark e gluoni" (QGP). Pensatela come una folla di persone a un concerto così ammassata che non si riesce a capire chi stia tenendo la mano di chi; tutti sono liberi di muoversi selvaggiamente.
Per studiare questa zuppa, i fisici usano speciali "termometri" fatti di particelle pesanti chiamate bottomonio. Questi sono come piccole coppie pesanti (un quark bottom e il suo partner) che di solito si tengono per mano molto strettamente. Tuttavia, se li getti nella calda zuppa di QGP, il calore diventa così intenso da rompere la loro presa, separando la coppia. Osservando quante di queste coppie sopravvivono allo scontro, gli scienziati possono capire quanto sia calda e densa la zuppa. Per molto tempo, sapevamo che questo accadeva in collisioni massicce, come lo scontro tra due pesanti atomi di piombo. Ma rimaneva una grande domanda: poteva questa "zuppa" formarsi in collisioni molto più piccole, come lo scontro di un singolo protone con un nucleo, o persino tra due leggeri atomi di ossigeno? Se la zuppa si forma in questi sistemi minuscoli, cambierebbe la nostra comprensione di come l'universo si comporta alle sue scale più piccole.
Questo articolo, scritto dalla collaborazione LHCb al CERN, approfondisce esattamente questa domanda. Hanno preso dati da tre diversi tipi di scontri di particelle: protone-protone (il basale, come due palle da biliardo che si scontrano), protone-ossigeno (un piccolo nucleo colpito da un protone) e ossigeno-ossigeno (due leggeri nuclei che si scontrano). Si sono concentrati specificamente sulle coppie di "bottomonio" in tre diversi stati di eccitazione: lo stato fondamentale calmo (Υ(1S)), uno stato leggermente eccitato (Υ(2S)) e uno stato altamente eccitato e traballante (Υ(3S)). Gli stati eccitati sono come coppie che si tengono per mano in modo lasco; sono molto più facili da separare rispetto a quelle calme.
Il team ha misurato quanto spesso queste coppie eccitate sopravvivevano rispetto a quelle calme in ogni tipo di scontro. Nelle collisioni protone-protone, il rapporto tra coppie eccitate e calme era costante e corrispondeva a quanto avevano visto in precedenza ad altre energie. Questo fungeva da gruppo di controllo, mostrando come queste particelle si comportano quando non c'è una "zuppa" a disturbarle.
Quando hanno esaminato le collisioni protone-ossigeno, hanno trovato un piccolo indizio di problemi. Le coppie eccitate erano leggermente più difficili da trovare del previsto, suggerendo che il nucleo di ossigeno potesse causare alcune lievi perturbazioni "a freddo" (come un corridoio affollato che le urta) anche senza la formazione di una calda zuppa. Tuttavia, i dati non erano abbastanza forti da dire con certezza se si trattasse di un effetto reale o solo di un colpo di fortuna statistico.
La vera storia, tuttavia, è venuta dalle collisioni ossigeno-ossigeno. Qui, i risultati sono stati drammatici. Le coppie eccitate Υ(2S) sono state soppresse da un fattore di circa due — il che significa che solo la metà rispetto alle calme è sopravvissuta. Le coppie altamente eccitate Υ(3S) hanno mostrato prove di essere state soppresse anch'esse. Questa è una differenza enorme rispetto ai risultati delle collisioni protone-ossigeno. Gli autori spiegano che questa forte soppressione è troppo grande per essere causata solo dagli effetti "a freddo" del nucleo; indica la formazione di un plasma di quark e gluoni caldo e deconfinato, anche in questo sistema di collisione relativamente piccolo.
Per assicurarsi che non fosse un colpo di fortuna, i ricercatori hanno confrontato le loro scoperte con due modelli informatici avanzati. Un modello, il KSU-Munich, e un altro, il TAMU-NP, includevano entrambi la fisica di un plasma di quark e gluoni. Entrambi i modelli hanno previsto con successo la forte soppressione osservata nei dati ossigeno-ossigeno. L'articolo conclude che, mentre il piccolo sistema protone-ossigeno mostrava solo un sussurro di cambiamento, il sistema ossigeno-ossigeno ha gridato un segnale chiaro: un plasma di quark e gluoni si sta probabilmente formando in queste collisioni più piccole, rompendo le eccitate coppie di quark pesanti proprio come accade nelle massicce collisioni di piombo. Ciò suggerisce che la "zuppa" dell'universo primordiale potrebbe essere più facile da creare in collisioni più piccole e leggere di quanto precedentemente pensato.
Sintesi Tecnica: Modifica della produzione di Υ in collisioni pO e OO presso LHCb
Problema e Motivazione
La formazione di un plasma di quark e gluoni (QGP), uno stato deconfinato della materia in cui quark e gluoni non sono confinati all'interno degli adroni, è un obiettivo centrale della fisica nucleare ad alta energia. Una firma primaria della formazione del QGP è la soppressione degli stati quarkonici (coppie legate di quark pesante-antiquark pesante) dovuta allo screening di colore, che indebolisce il potenziale di legame tra i quark pesanti. Sebbene la soppressione sequenziale degli stati Υ(nS) (Υ(1S), Υ(2S), Υ(3S)) sia stata ben stabilita in sistemi di collisione più grandi come PbPb, l'interazione tra gli effetti del QGP e gli effetti della Materia Nucleare Fredda (CNM) (come le modifiche delle distribuzioni di partoni nucleari e la perdita di energia) nei sistemi più piccoli rimane meno compresa.
Recenti run all'LHC hanno introdotto collisioni di ioni più leggeri, specificamente Ossigeno-Ossigeno (OO) e Protone-Ossigeno (pO), fornendo un banco di prova unico per vincolare gli effetti CNM e cercare l'inizio della formazione del QGP in volumi di collisione più piccoli. Sebbene siano stati osservati effetti collettivi e perdita di energia dei partoni nelle collisioni OO, il comportamento specifico degli stati di bottomonio in questi sistemi, in particolare rispetto ai baseline protone-protone (pp), non era stato pienamente esplorato per quanto riguarda l'interazione tra i meccanismi di soppressione.
Metodologia
La collaborazione LHCb ha misurato i tassi di produzione dei mesoni Υ(2S) e Υ(3S) rispetto allo stato fondamentale Υ(1S) in tre sistemi di collisione: pp, pO e OO.
- Campioni di Dati: L'analisi ha utilizzato dati registrati durante la Run 3. I dataset pp e OO sono stati raccolti a un'energia per nucleone nel centro di massa di sNN=5,36 TeV, con luminosità integrata di circa 230 pb−1 e 5,5 nb−1, rispettivamente. Il dataset pO è stato raccolto a sNN=9,62 TeV con una luminosità di circa 33 nb−1.
- Ricostruzione: Gli stati Υ sono stati ricostruiti tramite il loro canale di decadimento dimuonico (Υ(nS)→μ+μ−) all'interno dell'accettanza dello spettrometro forward di LHCb (2<η<5).
- Tecnica di Analisi: Gli spettri di massa invariante (Mμ+μ−) sono stati fittati utilizzando un metodo di massima verosimiglianza binato esteso. Le distribuzioni del segnale sono state modellate con funzioni Crystal Ball, mentre i background sono stati descritti da una funzione esponenziale. Le differenze di massa e le larghezze degli stati Υ sono state vincolate utilizzando valori noti e scalatura tramite simulazione.
- Correzioni di Efficienza: Il rapporto delle sezioni d'urto di produzione è stato corretto per l'accettanza del rivelatore, l'efficienza di trigger, ricostruzione e identificazione delle particelle. La simulazione (Pythia per pp, EPOS per pO/OO) è stata utilizzata per modellare queste efficienze, con incertezze sistematiche derivate dal confronto con metodi basati sui dati (ad esempio, tag-and-probe) e variazioni nelle distribuzioni cinematiche.
- Metriche Comparative: Lo studio ha presentato rapporti di sezioni d'urto per prodotto di branching fraction (σΥ(nS)/σΥ(1S)×B) e ha calcolato i "doppi rapporti" rispetto al baseline pp per isolare gli effetti del mezzo.
Contributi Chiave e Risultati
- Consistenza del Baseline pp: I rapporti misurati di Υ(2S)/Υ(1S) e Υ(3S)/Υ(1S) nelle collisioni pp a s=5,36 TeV sono coerenti con le precedenti misurazioni LHCb a energie superiori (7, 8 e 13 TeV). Le medie pesate sono rispettivamente 0,2527±0,0025 e 0,1220±0,0013, confermando la stabilità di questi rapporti attraverso l'intervallo di energia misurato.
- Risultati delle Collisioni pO: Nelle collisioni pO, è stata osservata una leggera soppressione relativa degli stati Υ(2S) e Υ(3S) rispetto a pp. Tuttavia, le incertezze statistiche nei dati pO erano troppo grandi per trarre conclusioni definitive riguardo l'entità degli effetti CNM.
- Risultati delle Collisioni OO: È stata osservata una significativa soppressione nelle collisioni OO:
- Il rapporto Υ(2S)/Υ(1S) è stato soppresso di un fattore di circa 2 rispetto ai dati pp. Questa soppressione è significativamente maggiore di quella osservata nelle collisioni pO, suggerendo che siano attivi meccanismi oltre gli effetti CNM.
- Anche il rapporto Υ(3S)/Υ(1S) è stato soppresso rispetto a pp di un fattore di circa due; tuttavia, questo valore è coerente con la soppressione vista nelle collisioni pO entro le incertezze. Nonostante ciò, il rapporto differisce dall'unità di ∼3,5 deviazioni standard, fornendo evidenza per la soppressione dello stato Υ(3S) nelle collisioni OO.
- Confronto con i Modelli: I pattern di soppressione osservati nelle collisioni OO sono stati confrontati con due modelli teorici: il modello KSU-Munich (un approccio di sistema aperto quantistico che risolve l'equazione di Lindblad) e il modello TAMU-NP (un modello di trasporto semiclassico). Entrambi i modelli, che incorporano gli effetti CNM e le interazioni dei bottomonia con un QGP deconfinato, descrivono con successo i rapporti misurati.
- Doppi Rapporti: I doppi rapporti (ione/pp) per Υ(2S)/Υ(1S) nelle collisioni OO differiscono dall'unità di circa 4,8 deviazioni standard, indicando una soppressione significativa. Il doppio rapporto Υ(3S)/Υ(1S) mostra anch'esso una soppressione in tutti i sistemi, coerente con un'interazione tra gli effetti CNM e del QGP.
Significatività
L'articolo afferma che la significativa soppressione degli stati Υ(2S) e Υ(3S) nelle collisioni OO, in contrasto con l'effetto minimo nelle collisioni pO, fornisce nuove prove per l'emergere di meccanismi di soppressione aggiuntivi nel sistema relativamente piccolo OO. Gli autori concludono che questi meccanismi sono coerenti con la formazione di un plasma di quark e gluoni nelle collisioni OO. I risultati dimostrano che la gerarchia di soppressione (dove gli stati eccitati sono più soppressi rispetto allo stato fondamentale) osservata nei grandi sistemi PbPb si manifesta anche nei sistemi più piccoli OO, supportando l'ipotesi che la formazione del QGP possa avvenire in collisioni di ioni leggeri. I dati sono ben descritti da modelli che incorporano la formazione del QGP, evidenziando l'interazione tra gli effetti della materia nucleare fredda e lo screening di colore in un mezzo deconfinato.
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Scelto da ricercatori di Stanford, Cambridge e dell'Accademia francese delle scienze.
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