Des chercheurs de l'Institut de physique moderne (IMP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) ont proposé un indicateur clé qui peut révéler l'émergence du plasma de gluon sur le gluon (QGP) en analysant les « empreintes digitales » des particules générées dans les collisions lourdes.
Publié dans Lettres de physique BL'étude fournit une nouvelle perspective pour explorer l'évolution de la matière dans l'univers précoce.
Il y a environ 13,8 milliards d'années, à moins d'un million de secondes après le Big Bang, l'univers existait dans un état ultra-chaud et dense. Au lieu de protons et de neutrons, les éléments constitutifs fondamentaux de la matière étaient des quarks et des gluons libres – un état unique appelé QGP. À mesure que l'univers s'est étendu et refroidi, le QGP a progressivement condensé dans les noyaux atomiques que nous reconnaissons aujourd'hui.
« Bien que les scientifiques aient réussi à créer des QGP dans les laboratoires, la cartographie précisément de son processus de formation reste un défi important », a déclaré le professeur Yong Gaochan de IMP. « Semblable à la façon dont les empreintes digitales identifient les individus, les rapports de production de différentes particules dans les collisions portent des informations cruciales. »
Les chercheurs ont utilisé un modèle de transport multiphasique amélioré pour simuler des collisions violentes d'ions lourds tels que le calcium-40, le calcium-48 et l'or 197, se concentrant sur les modèles de production de quatre particules: λ hypeons, k+ MESONS, MESONS π et Protons. Lorsque le système de collision est passé du calcium-40 plus léger à l'or plus lourd-197, ils ont observé des changements anormaux dans les rapports de rendement des particules spécifiques.
L'étude indique que les rapports d'émission des particules identiques dans les systèmes de réaction à lumière lourde pourraient servir d'indicateur critique pour identifier la formation de QGP.
Lorsque le QGP se forme, le flux libre de quarks et de gluons supprime plusieurs diffusions entre les hadrons, conduisant à des rendements des particules significativement inférieurs à ceux des prédictions du mode hadronique pur. Inversement, sans QGP, les collisions hadroniques continues augmentent considérablement les rendements des particules.
Pour valider cette hypothèse, les chercheurs ont traversé les résultats en utilisant un autre modèle, confirmant davantage la corrélation entre les rendements des particules anormales et la formation de quark-met-that. Les simulations montrent que le sauvetage de Parton a un impact minimal sur les rendements des particules, tandis que le sauvetage hadronique les augmente considérablement.
La nouvelle sonde proposée réduit efficacement les erreurs systématiques et les incertitudes du modèle, améliorant considérablement la sensibilité et la fiabilité de la détection, selon l'étude.
« La nouvelle sonde fournit des indices critiques pour cartographier le diagramme complet de phase QCD. Il approfondit non seulement la compréhension des états de matière nucléaire à haute densité, mais offre également de nouvelles informations expérimentales sur l'évolution du premier univers », a déclaré Yong.
