In der Hochenergiephysik haben Forscher enthüllt, wie hochenergetische Partonen bei Kern-Kern-Kollisionen Energie verlieren, ein wesentlicher Prozess bei der Untersuchung von Quark-Gluon-Plasma (QGP). Diese Entdeckung könnte unser Wissen über die frühen Momente des Universums nach dem Urknall erweitern.
Die Studie zeigt, dass der Jet-Transportkoeffizient über der dritten Potenz der Temperatur, ein kritischer Faktor für den Partonenenergieverlust in QGP, mit zunehmender Mediumtemperatur abnimmt. Diese Entdeckung, unterstützt durch eine signifikante Verbesserung des elliptischen Strömungsparameters (v2(pT)) für Hadronen mit großem Querimpuls (pT), ermöglicht ein tieferes Verständnis der Jet-Löschung bei Kollisionen mit hoher Energie.
Die Forschung ist veröffentlicht im Journal Nukleare Wissenschaft und Technik.
Hochenergetische Kollisionen erzeugen einen heißen, dichten Materiezustand, der als QGP bezeichnet wird. Wenn Partonen dieses Medium durchqueren, verlieren sie Energie. Dieser Prozess, der als Jet Quenching bezeichnet wird, führt zur Unterdrückung von Hadronen mit hohem pT, gemessen durch den Kernmodifikationsfaktor (RAA(pT)), und der azimutalen Anisotropie, gemessen durch v2(pT).
Das Team verwendete ein perturbatives QCD-Partonenmodell der nächstführenden Ordnung, um Daten des Relativistic Heavy-Ion Collider (RHIC) und des Large Hadron Collider (LHC) zu analysieren. Indem sie ihre Modelle an die experimentellen Daten anpassten, stellten sie fest, dass der skalierte Wert des Jettransportkoeffizienten (q^/T3) mit der Temperatur abnimmt. Dieser neuartige Ansatz liefert eine genauere Beschreibung, wie Jets unter diesen extremen Bedingungen Energie verlieren.
„Diese Entdeckung hilft uns, das Verhalten von Partonen im Quark-Gluon-Plasma genauer zu verstehen“, sagt Prof. Han-Zhong Zhang, der korrespondierende Autor. „Sie zeigt, dass Partonen in der Nähe der kritischen Temperatur mehr Energie verlieren, was die verstärkte azimutale Anisotropie erklären könnte, die bei Kollisionen mit hoher Energie beobachtet wird.“
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Partonen bei ihrer Reise durch das QGP in der Nähe des Übergangs vom QGP zur Hadronenphase mehr Energie verlieren, wodurch die azimutale Anisotropie am RHIC und LHC um etwa 10 % verstärkt wird.
„In der Zukunft hoffen wir, unser Modell zu verfeinern und die Informationen zu qˆ zu erweitern, sodass wir RAA(pT) und v2(pT) gleichzeitig für RHIC- und LHC-Energien besser beschreiben können“, sagt Prof. Zhang.
Diese Studie bringt die Hochenergie-Kernphysik voran und liefert tiefere Einblicke in den Energieverlust von Jets bei Hochenergiekollisionen. Diese Erkenntnisse könnten unser Verständnis des Quark-Gluon-Plasmas verbessern und den Weg für zukünftige Forschungen zu den grundlegenden Eigenschaften von Materie unter extremen Bedingungen ebnen.
Diese Forschung ist ein Gemeinschaftsprojekt der South China Normal University und der Central China Normal University.
Mehr Informationen:
Man Xie et al., Die Mediumtemperaturabhängigkeit des Jet-Transportkoeffizienten bei hochenergetischen Kern-Kern-Kollisionen, Nukleare Wissenschaft und Technik (2024). DOI: 10.1007/s41365-024-01492-4
Zur Verfügung gestellt von Nuclear Science and Techniques