Forscher der HEFTY Topical Collaboration untersuchten die Rekombination von Charm- und Bottom-Quarks zu Bc-Mesonen im Quark-Gluon-Plasma (QGP). Sie haben ein Transportmodell entwickelt, das die Kinetik von gebundenen Zuständen schwerer Quarks durch den expandierenden QGP-Feuerball simuliert, der bei hochenergetischen Schwerionenkollisionen entsteht. Frühere Forschungen haben dieses Modell erfolgreich eingesetzt, um die Entstehung von Charm-Anticharm- und Bottom-Antibottom-gebundenen Zuständen zu beschreiben und können so Vorhersagen für Bc-Partikel (Charm-Antibottom-gebundene Zustände) liefern.
Das Papier ist veröffentlicht im Journal Körperliche Überprüfung C.
Ein QGP, das in hochenergetischen Schwerionenkollisionen gebildet wird, hält nur kurze Zeit, bevor es in Tausende von Partikeln zerfällt, die in Detektoren beobachtet werden können. Diese Detektoren verfolgen Signaturen – die Signale, die von bestimmten Partikeltypen erzeugt werden. Die Entdeckung und Untersuchung der QGP-Bildung in Schwerionenexperimenten erfordert Signaturen, die bei anderen Arten von Kollisionen, wie etwa Proton-Proton-Kollisionen, nicht auftreten.
In dieser Studie führten die Forscher theoretische Simulationen der Diffusion von Charm- und Bottom-Quarks durch das QGP durch. Sie fanden heraus, dass die Rekombination dieser Quarks die Produktion von Bc-Mesonen verstärkt. Dieser Mechanismus tritt bei Proton-Proton-Kollisionen nicht auf und kann daher als klare Signatur der QGP-Bildung dienen.
Die Forscher verwendeten realistische Spektren von Charm- und Bottom-Quarks, die aus ihrer Diffusion durch das QGP berechnet wurden, um ihre Rekombinationsprozesse zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen eine starke Verbesserung der Bc-Ausbeute bei Kollisionen von Bleikernen (Pb) im Vergleich zu Protonenkollisionen. Der größte Effekt wird für langsame Bc-Mesonen bei „Frontalkollisionen“ der Pb-Kerne vorhergesagt, bei denen ein großer QGP-Feuerball mit einer beträchtlichen Anzahl von Charm- und Bottom-Quarks entsteht.
Die theoretischen Berechnungen stimmen mit bahnbrechenden Daten der CMS-Kollaboration am Large Hadron Collider (LHC) überein. Allerdings sind die Daten noch nicht empfindlich gegenüber langsamen Bc-Mesonen; zukünftige Daten werden daher einen kritischen Test dieser QGP-Signatur liefern.
Mehr Informationen:
Biaogang Wu et al, Rekombination von Bc-Mesonen in ultrarelativistischen Schwerionenkollisionen, Körperliche Überprüfung C (2024). DOI: 10.1103/PhysRevC.109.014906