ATLAS Observa Quarks Top em Colisões Chumbo-Chumbo - Um Importante Passo para Medir a Evolução Temporal do QGP
"A experiência ATLAS alcança um marco ao observar quarks top em colisões chumbo-chumbo, abrindo caminho para estudar a evolução temporal do plasma de quarks e gluões."
Image credits: © ATLAS/CERN
No dia 12 de novembro, na reunião do LHC TOP Working Group no CERN, a colaboração ATLAS anunciou um feito pioneiro: a observação de quarks top em colisões chumbo-chumbo com uma significância estatística de cinco sigma. Esta é a primeira observação definitiva da produção de pares de quarks top em colisões de iões pesados, abrindo novas possibilidades para o estudo do plasma de quarks e gluões (QGP), um estado da matéria que se acredita ter existido instantes após o Big Bang.
O QGP é um estado “desconfinado” onde quarks e gluões, normalmente presos dentro de protões e neutrões, fluem livremente como que em perfeita harmonia. Este estado extremo só existe por momentos fugazes quando criado em colisões nucleares de alta energia. Compreender o QGP oferece uma janela para as condições do universo primitivo e o funcionamento da força forte, uma das quatro forças fundamentais da natureza.
Os quarks top, as partículas elementares mais pesadas conhecidas, desempenham um papel crucial nestes estudos. Devido ao seu decaimento quase instantâneo, a interação dos quarks top com o QGP ocorre após um pequeno atraso, funcionando como um “marcador temporal” único para estudar a evolução do plasma. Esta abordagem, proposta em 2018 por investigadores do Grupo de Fenomenologia do LIP, permite explorar pela primeira vez a dinâmica temporal do QGP.
A equipa ATLAS alcançou este resultado utilizando técnicas avançadas, incluindo reconstrução precisa de leptões e simulações inovadoras, aplicadas a dados recolhidos durante o Run 2 do Grande Colisor de Hadrões. Observaram pares de quarks top no “canal dileptónico”, onde os produtos de decaimento incluem eletrões ou muões. Com uma incerteza de 35%, a taxa de produção medida estabelece uma base para estudos futuros, que serão beneficiados por novos dados recolhidos no atual Run 3.
Este avanço foi complementado por uma apresentação do investigador do LIP, Guilherme Milhano, que revisitou as propostas de medições temporais diferenciadas do Grupo de Fenomenologia do LIP. Este resultado reforça o papel essencial do LIP na ligação entre teoria e experimento para abordar questões fundamentais da física de partículas.
A descoberta não só avança o nosso entendimento do QGP como também fortalece a conexão entre a investigação experimental e teórica, exemplificando o espírito colaborativo que define a física moderna.
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Notícia completa do CERN
Breve explicação detalhada ATLAS
Pre-print do estudo