Publikacja eksperymentu ALICE powstała na naszym Wydziale pokazuje jak zmienia się charakterystyka oddziaływania silnego między materią zwykłą a materią dziwną

Schematyczna ilustracja dostępnych technik eksperymentalnych pomiaru oddziaływania między hadronami: a) eksperymenty rozpraszania, b) pomiary przesunięć energii z widma rentgenowskiego w wyniku deekscytacji egzotycznych atomów, c) femtoskopia w małych układach zderzeniowych (pp ) z efektami kanałów sprzężonych (pokazanymi na zielono) oraz w dużych układach kolizyjnych (Pb-Pb) ze znikającym udziałem kanałów sprzężonych (pokazanym na niebiesko) oraz w konsekwencji zmianą charakteru oddziaływania

W czasopiśmie Physics Letters B (IF=4.771, 140 pkt MEiN) ukazała się publikacja pt. “Kaon–proton strong interaction at low relative momentum via femtoscopy in Pb–Pb collisions at the LHC”, powstała w ramach współpracy eksperymentu ALICE na LHC w CERN. Za publikację odpowiadał komitet redakcyjny (Paper Committee - PC) składający się prawie w całości z pracowników i doktorantów naszego Wydziału (dr Georgy Kornakov - przewodniczący, dr inż. Łukasz Graczykowski, dr inż. Małgorzata Janik, mgr inż. Wioleta Rzęsa oraz dr Dimitar Mihaylov z Uniwersytetu Technicznego w Monachium, który wykonał część obliczeń teoretycznych).

Normalna materia jądrowa powstaje z kwarków górnych i dolnych, które budują nukleony (neutrony i protony) w jądrach atomowych. Istnieją również inne formy materii, w których na przykład występuje kwark dziwny. Oddziaływanie między nukleonami i najlżejszymi dziwnymi cząstkami (kaonami i antykaonami) jest kluczowym elementem wykorzystywanym w teoretycznych obliczeniach chromodynamiki kwantowej, gdzie kaony są aktywnymi stopniami swobody. Oddziaływanie to, ze względu na występowanie komponentu rezydualnego oddziaływania silnego, jest bardzo różne w zakresach odległości typowych dla jądra atomowego. Jeśli na odległościach mniej więcej wielkości nukleonu ma przyciągający charakter, staje się on odpychający przy zwiększaniu odległości do wielkości jądra atomowego. 

Wyjątkowa zdolność detektora ALICE do pomiaru i identyfikacji cząstek wytwarzanych w ultrarelatywistycznych zderzeniach cząstek w LHC, wraz z precyzyjnym określeniem oddziaływania silnego na podstawie analizy korelacji dwóch cząstek w przestrzeni pędu, zwanej femtoskopią, dostarcza nam niezbędnych narzędzi do oceny wpływu oddziaływania sił silnych i kulombowskich. Wybierając różne typy zderzeń możemy wybrać średnią odległość między kaonami a protonami. Dzięki temu jesteśmy w stanie po raz pierwszy w jednym eksperymencie przeprowadzić zależne od odległości badanie oddziaływania silnego między antykaonami i protonami w zakresie 10-15 - 10-14 m. 

Nasze wyniki potwierdzają zmianę charakteru oddziaływania silnego z przyciągającego na odpychające, gdy średnia odległość między antykaonem a protonem wzrasta z 10-15 m do 4x10-15 m i więcej. 

Link bezpośredni do artykułu (Open Access):

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269321006481