Por meio de colisões de núcleos de ouro em energias variadas, os físicos descobriram que a criação de plasma quark-gluon – um estado exótico da matéria – para na energia de colisão mais baixa de 3 GeV. Esta descoberta ajuda a mapear as fases da matéria nuclear e a identificar as condições para a existência do QGP e sua transição da matéria comum.
A ciência
Os físicos podem criar um estado exótico da matéria conhecido como plasma de quark-gluon (QGP) colidindo núcleos de ouro. Variando sistematicamente a quantidade de energia envolvida na colisão, os cientistas mostraram que o QGP existe em colisões com energias de 200 bilhões de elétron-volts (GeV) até pelo menos 19,6 GeV. No entanto, sua produção parece ser “desligada” na menor energia de colisão, 3 GeV. O sinal “desligado” aparece como uma mudança de sinal – de negativo para positivo – em dados que descrevem a distribuição de prótons produzidos nessas colisões.
O impacto
A análise comparou os dados com simulações numéricas que incluem a formação do QGP. Se os dados corresponderem às previsões, eles fornecem evidências de que um QGP foi formado. A mudança de sinal na energia de colisão mais baixa é, portanto, um sinal de que a formação do QGP está desligada nessa energia. As descobertas ajudarão os físicos a mapear as fases da matéria nuclear e as condições de temperatura e densidade sob as quais o QGP pode existir, bem como as transições entre a matéria comum e o QGP.
Resumo
A nova análise usou dados coletados pelo detector STAR Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) durante a primeira fase do RHIC Beam Energy Scan para pesquisar sistematicamente através de 10 diferentes energias de colisão. Os cientistas da STAR Collaboration mediram evento a evento o número de prótons menos o número de antiprótons produzidos e uma variedade de características da distribuição da produção líquida de prótons. Eles compararam suas observações com cálculos de “primeiros princípios” usando as equações da cromodinâmica quântica (QCD), a teoria que descreve as interações de quarks e glúons. Essa abordagem, conhecida como rede QCD, simula interações quark-gluon em redes de espaço-tempo 4D.
Em energias de colisão de 200, 62,4, 54,4, 39, 27 e 19,6 GeV, os dados foram consistentes com um QGP. Abaixo de 19,6 GeV, os dados continuaram a corresponder às previsões, embora com grandes barras de erro indicando o intervalo de incerteza. Mas na energia mais baixa, 3 GeV, os cientistas viram uma mudança dramática. A ordem da hierarquia entre as características analisadas mudou – e o mesmo aconteceu com o sinal das relações-chave, de negativo para positivo. Essa mudança de sinal é uma indicação, apoiada por esses cálculos de primeiros princípios, de que a formação de QGP é desativada na energia de colisão mais baixa do RHIC.
Publicado em 08/07/2023 10h22
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