Colisões de íons pesados nas energias mais altas revelaram uma nova fase da matéria nuclear com quarks e glúons em movimento livre, o Quark Gluon Plasma (QGP). O programa Beam Energy Scan no acelerador de partículas RHIC, uma instalação do usuário do Office of Science do Departamento de Energia (DOE) no Brookhaven National Laboratory, permitiu o estudo da transição entre QGP e matéria hadrônica em uma ampla faixa de energia.
Ele revelou evidências claras de que as colisões ouro-ouro nas energias mais baixas acessíveis produzem matéria predominantemente hadrônica. Em contraste, experimentos a 20 GeV e acima formam um plasma quark gluon.
Em energias de colisão de 3 GeV, os dados obtidos pelo experimento STAR no modo de alvo fixo podem ser reproduzidos por cálculos de modelos teóricos que consideram apenas interações hadrônicas. Além disso, os pesquisadores mediram distribuições cinemáticas pela primeira vez para hipernúcleos leves que envolvem hádrons com quarks estranhos, bem como núcleons comuns (prótons e nêutrons). Este é o início da era para estudar a interação hiperon-nucleon, um passo essencial para entender a estrutura interna de estrelas compactas.
A matéria nuclear consiste em quarks e glúons em interação, descritos pela teoria da cromodinâmica quântica (QCD). Como a matéria comum, pode existir em diferentes fases, no mundo de hoje predominantemente como prótons e nêutrons em núcleos atômicos. Colisões de núcleos pesados fornecem um ambiente único para estudar suas propriedades.
A conhecida fase hadrônica da matéria nuclear consiste em bárions (prótons e nêutrons) e um grande número de partículas elementares. Colisões de íons pesados revelaram uma nova fase da matéria nuclear com quarks e glúons em movimento livre, o Quark Gluon Plasma (QGP). O QGP é como a matéria no início do universo e em estrelas compactas densas. Apesar dessas descobertas, a estrutura da matéria nuclear e a transição entre suas fases hadrônica e QGP são amplamente desconhecidas.
Os cientistas pretendem estabelecer se existe um ponto crítico no diagrama de fases da matéria nuclear. Nesse ponto crítico, o QGP coexistiria com um gás de prótons, nêutrons e outras partículas.
Os cientistas descobriram recentemente que as colisões ouro-ouro nas energias mais baixas acessíveis no Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) não formam um QGP, enquanto em energias acima de 20 giga-elétron volts (GeV) o QGP é observado. Isso indica que o ponto crítico, se existir, deve estar entre as energias de colisão de 3 GeV e 20 GeV. Esta pesquisa é um passo importante no mapeamento da estrutura e fases da cromodinâmica quântica.
Publicado em 09/12/2022 18h54
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