Colisões entre prótons de alta energia no Grande Colisor de Hádrons (LHC) do CERN deram aos físicos um primeiro vislumbre das interações envolvendo partículas exóticas chamadas hiperons. Os pesquisadores que trabalharam no experimento ALICE no LHC observaram como os hiperons – que são bárions contendo pelo menos um quark estranho – interagem com os prótons por meio da força forte. Seus resultados são um passo importante em nossa compreensão da força forte e também podem fornecer insights sobre a matéria incrivelmente densa dentro das estrelas de nêutrons.
Hádrons, incluindo prótons e nêutrons, são partículas compostas por dois ou mais quarks que são mantidos juntos pela força forte. As interações entre os hádrons também são moderadas pela força forte – e a maior parte de nosso conhecimento limitado de como os hádrons interagem uns com os outros vem de estudos experimentais envolvendo prótons e nêutrons. Por causa da natureza da força forte, essas interações são extremamente difíceis de prever teoricamente – e obter um melhor entendimento de como os hadrons interagem é referido como a “última fronteira” do Modelo Padrão da física de partículas.
Prótons, nêutrons e hyperons são todos bárions que contêm três quarks. Enquanto prótons e nêutrons compreendem apenas quarks up e down, os hiperons contêm pelo menos um quark estranho. Portanto, estudar como os hiperons interagem fornece novos insights sobre a força forte.
“Fontes” do Hadron
Em seu estudo, a equipe do ALICE analisou colisões de alta energia entre prótons, que criam ?fontes? de partículas no espaço ao redor do local da colisão. Aqui, quarks e glúons interagem entre si para criar novas partículas. Pares de hiperons e prótons são produzidos em fontes antes de saírem e serem detectados pelo ALICE. Ao medir as correlações entre os momentos do próton e do hiperon em um par detectado, os físicos podem reunir informações importantes sobre como eles interagiram quando próximos na fonte.
Em tais condições de alta energia, essas interações podem ser previstas em uma extensão limitada modelando o comportamento de quarks e glúons em uma rede discreta do espaço-tempo. Como a equipe esperava, essas previsões combinaram quase perfeitamente com suas medições.
Além de fornecer informações importantes sobre como os hádrons interagem, o estudo também pode aumentar nossa compreensão das estrelas de nêutrons. Isso porque os astrofísicos acreditam que os hiperons podem existir nos núcleos extremamente densos desses objetos. Estudos adicionais de interações de hiperões no ALICE – bem como futuras instalações na Rússia, Japão e Alemanha, podem levar a uma melhor compreensão dos processos físicos subjacentes às estrelas de nêutrons e também fusões de estrelas de nêutrons.
Publicado em 18/12/2020 16h29
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