Publikacja dr inż. Ł. Graczykowskiego oraz dr inż. M. Janik w Physical Review C

(Rys. górny) Przykładowa kątowa funkcja korelacyjna dla par mezonów π o jednakowych znakach mierzona w eksperymencie ALICE ze schematycznie ukazanymi wkładami od różnych mechanizmów korelacyjnych.

(Rys. dolny) Schematyczne pokazanie wpływu od oddziaływania silnego, widocznego jako pik w femtoskopowej funkcji korelacyjnej dwóch protonów (po prawej), na kątową funkcję korelacyjną dwóch protonów, mierzoną w eksperymencie ALICE (po lewej). 

W czasopiśmie Physical Review C (IF=3.296, 140 pkt MEiN) ukazała się publikacja pt. "Unfolding the effects of final-state interactions and quantum statistics in two-particle angular correlations" autorstwa dr inż. Łukasza Graczykowskiego i dr inż. Małgorzaty Janik, która wyjaśnia obserwowane przez eksperyment ALICE w korelacjach kątowych barionów efekty pochodzące od oddziaływania silnego.

Korelacje dwucząstkowe to jedno z najważniejszych narzędzi służących do badania mechanizmów fizycznych opisujących produkcję i wzajemne oddziaływanie cząstek produkowanych w ultrarelatywysitycznych zderzeniach hadronów i ciężkich jonów dostarczanych przez akceleratory takie jak LHC w CERN czy RHIC w Brookhaven National Laboratory. Dwie metody korelacyjne, tj. femtoskopia (korelacje liczone w funkcji pędu względnego pary cząstek) oraz korelacje kątowe (liczone w funkcji względnego kąta azymutalnego i względnej pseudopospieszności, zależnej od kąta polarnego, tj. kąta od osi wiązki) są jednymi z głównych tematów badawczych eksperymentów ALICE oraz STAR, w których aktywnie uczestniczą pracownicy naszego Wydziału. W szczególności, w ostatnich latach oba eksperymenty udowodniły, że technika femtoskopii jest potężnym narzędziem, które pozwala na bardzo precyzyjne badanie parametrów oddziaływania silnego pomiędzy różnymi parami cząstek (zobacz: STAR Collaboration, Nature 527, 345–348 (2015) oraz ALICE Collaboration, Nature 588, 232–238 (2020)). Z drugiej strony, korelacje kątowe umożliwiają jednoczesne badanie bardzo wielu mechanizmów powodujących korelacje cząstek, przede wszystkim zaś efektow związanych z produkcją tzw. jet'ów (skolimowanych pęków cząstek powstających w zderzeniach), czy efektów związanych z kolektywnym zachowaniem materii kwarkowej (tzw. przepływ kolektywny). W opublikowanej w 2017 roku pracy eksperymentalnej zrealizowanej za pomocą detektora ALICE (zobacz ALICE Collaboration, Eur. Phys. J. C 77 (2017) 569) dr Graczykowski i dr Janik pokazali, że korelacje kątowe par barion-barion (protonów z protonem, protonów z hiperonem Λ, oraz hiperonów Λ z hiperonami Λ) zachowują zupełnie inaczej niż korelacje mezon-mezon i mezon-barion (antykorelacja zamiast korelacji pochodzącej od jet'ów). Dodatkowo, dla par proton-proton zaobserwowany został mały i bardzo wąski pik w samym środku szerokiego efektu antykorelacyjnego. Do dnia dzisiejszego żaden z modeli teoretycznych nie jest w stanie wytłumaczyć obserwowanej eksperymentalnie antykorelacji.

W nowej publikacji metodologicznej (Ł. Graczykowski & M. Janik, Phys. Rev. C 104, 054909 (2021)) nasi naukowcy pokazują w jaki sposób wykorzystać mierzone eksperymentalnie funkcje femtoskopowe, aby sprawdzić wpływ oddziaływania silnego na korelacje barionów w przestrzeni kątowej. Dzięki przedstawionej w artykule procedurze udało się wyjaśnić pochodzenie, od oddziaływania silnego dwóch protonów, małego piku korelacyjnego, który widoczny w jest w szerokim efekcie antykorelacyjnym dla par proton-proton, jaki został zmierzony w ALICE.

Publikacja ukazała się Open Access dzięki pokryciu kosztów w wydawnictwie (American Physical Society) w ramach programu Open Science realizowanego jako część projektu Inicjatywa Doskonałości - Uczelnia Badawcza (IDUB).

Link bezpośredni do publikacji (Open Access):

https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.104.054909