Las colisiones de núcleos de plomo en el LHC forman los medio denso conocido como plasma de quark-gluón (QGP). Experimentalmente, el QGP se caracteriza por el flujo colectivo de quarks y gluones emergentes. Se fragmentan en "chorros" de partículas altamente colimados que a su vez pierden energía a través de un fenómeno conocido como extinción por chorro. El estudio de este efecto puede mejorar la comprensión de la cromodinámica cuántica, la teoría de la interacción nuclear fuerte que gobierna el comportamiento del QGP.

En el Experimento ATLAS del CERN, El enfriamiento por chorro de agua se ha medido utilizando una variedad de técnicas. En un método, se encuentra que las tasas de producción total de grandes chorros de impulso transversal se suprimen sustancialmente en colisiones "centrales" de plomo-plomo (aquellas en las que los núcleos de plomo que chocan tienen una gran superposición y crean una región extendida de QGP). El enfriamiento por chorro también se ha observado en eventos individuales, como cuando se encuentra que el equilibrio de impulso esperado entre pares de chorros está distorsionado por la presencia del medio QGP.

Los eventos en los que se produce un chorro frente a un fotón de gran momento son particularmente útiles, ya que el fotón no interactúa de manera apreciable con los quarks y gluones que componen el medio. La fracción del impulso del fotón transportada por el chorro de equilibrio en las colisiones plomo-plomo ha sido medida por ATLAS, y se encontró que se desplazó fuertemente a valores más bajos, reflejando la atenuación del impulso total del chorro a medida que pasa a través del medio.

Además de apagar el impulso general del jet, el medio también puede distorsionar cómo se distribuye el impulso restante entre los hadrones del chorro. Estas llamadas "funciones de fragmentación" han sido medidas por primera vez por ATLAS para chorros opuestos a un fotón en colisiones protón-protón y plomo-plomo.

Es más probable que los eventos de chorro + fotón surjan de la dispersión de Compton de un gluón en uno de los haces de un quark en el otro haz, lo que significa que el chorro opuesto al fotón probablemente fue iniciado por un quark fragmentado. Por el contrario, es más probable que los chorros con un impulso similar pero sin un fotón asociado provengan de gluones fragmentados. La Figura 2 compara estas diferentes funciones de fragmentación en colisiones protón-protón, se muestra aquí como una función del momento transversal de los hadrones dentro de un chorro. Los chorros iniciados principalmente por un quark tienen un patrón de fragmentación que es más probable que cree fragmentos más energéticos que el de los chorros de mayoría de gluones. como se esperaba de estudios previos de chorros de quarks y gluones.

En colisiones periféricas de plomo-plomo (donde los núcleos se superponen modestamente y crean una región QGP de tamaño moderado), la función de fragmentación de los chorros de equilibrio de fotones se modifica significativamente en comparación con la de las colisiones protón-protón, reflejando los efectos del medio distorsionador. En eventos de colisión de plomo-plomo central, estas modificaciones resultan ser aún mayores. Esto se muestra en la Figura 3, que compara la relación de la función de fragmentación en los eventos de derivación-derivación central a periférica, para ambos tipos de jets. Estos resultados sugieren que a medida que los chorros viajan a través de una región QGP más grande y caliente, su estructura interna se modifica más sistemáticamente.

Curiosamente, Los estudios de la función de fragmentación para chorros inclusivos observan un comportamiento diferente, que es que más allá de un cierto tamaño de QGP, los chorros emergentes no se siguen modificando. Dado que esta característica inesperada de los datos puede surgir de varios factores, Los estudios más detallados con las estadísticas más altas de fotones + chorro esperadas en la toma de datos de plomo-plomo de 2018 serán útiles para revelar el origen de este efecto.