Hartowanie strumieniem - Jet quenching
W fizyce wysokiej energii , strumień hartowania jest zjawiskiem, które może wystąpić w kolizji cząstek o bardzo dużej energii. Na ogół, w wyniku zderzenia cząstek wysokiej energii mogą wytwarzać strumienie z cząstek elementarnych , które wychodzą z tych kolizji. Zderzenia ultra-relatywistycznych wiązek cząstek ciężkich jonów tworzą gorący i gęsty ośrodek porównywalny z warunkami panującymi we wczesnym Wszechświecie , a następnie strumienie te silnie oddziałują z ośrodkiem, prowadząc do znacznego zmniejszenia ich energii. Ta redukcja energii nazywana jest „hartowaniem strumieniowym”.
Tło fizyki
W kontekście wysokoenergetycznych zderzeń hadronów , kwarki i gluony są zbiorczo nazywane partonami . Dżety wyłaniające się ze zderzeń pierwotnie składały się z partonów, które szybko łączą się w hadrony, proces zwany hadronizacją . Tylko powstałe hadrony można bezpośrednio obserwować. Gorący, gęsty ośrodek powstały podczas zderzeń również składa się z partonów; jest znany jako plazma kwarkowo-gluonowa (QGP). W tej dziedzinie prawa fizyki, które mają zastosowanie, są prawami chromodynamiki kwantowej (QCD).
Wysokoenergetyczne zderzenia jądro-jądro umożliwiają badanie właściwości podłoża QGP poprzez obserwowane zmiany funkcji fragmentacji dżetu w porównaniu z przypadkiem nieugaszonym. Według QCD , cząsteczki o wysokim pędzie wytworzone w początkowej fazie zderzenia jądro-jądro, przed hadronizacją, będą podlegać wielu interakcjom wewnątrz obszaru zderzenia . W tych interakcjach energia partonów jest redukowana poprzez zderzeniową utratę energii i promieniowanie gluonowe wywołane przez medium, które jest dominującym mechanizmem w QGP. Efekt hartowania strumieniowego w QGP jest główną motywacją do badania dżetów, a także widm cząstek o wysokim pędzie i korelacji cząstek w zderzeniach ciężkich jonów. Dokładna rekonstrukcja strumienia pozwoli na pomiary funkcji fragmentacji strumienia, a co za tym idzie stopnia hartowania, a tym samym zapewni wgląd w właściwości gorącego, gęstego ośrodka QGP powstającego podczas zderzeń.
Doświadczalne dowody na hartowanie strumieniowe
Pierwsze dowody utraty energii przez partony zaobserwowano w relatywistycznym zderzaczu ciężkich jonów (RHIC), wynikającym z tłumienia cząstek o wysokim współczynniku pt, badających czynnik modyfikacji jądrowej i tłumienia wzajemnych korelacji.
Oczekuje się, że w ultra-relatywistycznych zderzeniach ciężkich jonów w środku masy energii 2,76 i 5,02 TeV w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) interakcje między partonem o wysokim pędzie a gorącym, gęstym ośrodkiem powstałym w wyniku prowadzić do hartowania strumieniowego. Rzeczywiście, w listopadzie 2010 roku CERN ogłosił pierwszą bezpośrednią obserwację hartowania strumieniowego, opartą na eksperymentach ze zderzeniami ciężkich jonów , które obejmowały ATLAS , CMS i ALICE .