En física de partículas, un chorro es una lluvia de partículas colimadas generadas por un quark o gluón altamente energético. En una colisión plomo-plomo los chorros deben atravesar el plasma de quarks gluones, alterando su energía, seguimiento y coherencia.

En su disertación, Tomas Snellman estudió si existen diferencias en las características de los chorros entre las colisiones protón-protón y protón-plomo. El objetivo era determinar si se puede generar plasma de quark-gluón en colisiones protón-plomo, ya que entonces los chorros comenzarían a parecerse a las observaciones realizadas en colisiones plomo-plomo.

La materia nuclear caliente generalmente significa plasma de quarks y gluones (QGP). Es un asunto tan candente que los quarks y gluones ya no se limitan a los nucleones, es decir., protones y neutrones, pero se mueven libremente dentro del plasma. Para convertir la materia ordinaria en plasma de quark-gluón se requieren temperaturas de alrededor de 2000 mil millones de Kelvin. Estas altas temperaturas se pueden alcanzar en colisiones de alta energía entre núcleos atómicos en laboratorios, por ejemplo, en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC).

Tomas Snellman estudia chorros de partículas en colisiones entre protones y núcleos de plomo, que se han medido en el CERN en el experimento ALICE del LHC.

Un objetivo importante en las mediciones realizadas en ALICE fue averiguar si las características de una colisión protón-plomo se pueden explicar utilizando solo las propiedades de la materia nuclear fría. La materia nuclear fría se usa simplemente para referirse al estado ordinario de los núcleos atómicos, que es frío según los estándares de la física de partículas.

"En el campo, se ha establecido que el plasma de quark-gluón se crea en colisiones de plomo-plomo en el LHC. La pregunta interesante es si esto puede suceder también en las colisiones de protón-plomo, "Dice Snellman.

Según las escalas de la investigación en física de partículas, los núcleos atómicos son "grandes". Por lo tanto, la bola de materia que choca en una colisión entre dos núcleos pesados ​​es lo suficientemente grande como para convertirse en plasma de quarks y gluones. Por otra parte, un solo protón es tan pequeño, que se consideró poco probable que se creara QGP.

"Sin embargo, algunas colisiones protón-plomo han mostrado indicios de la creación de QGP. Se desconoce qué sucede realmente en las colisiones de protones y plomo ".

"En mi investigación, Estudié si los chorros de la colisión promedio protón-plomo o de una colisión excepcionalmente activa difieren de los chorros observados en las colisiones protón-protón. Los cambios en las colisiones activas podrían proporcionar una prueba clara de la creación de QGP. Sin embargo, dentro de las capacidades experimentales actuales, no se pudo encontrar ninguna prueba, "Snellman explica.

"Por lo tanto, la cuestión de QGP en la colisión protón-plomo sigue siendo una cuestión abierta. Ciertas medidas apoyan la creación de QGP, pero especialmente mediciones basadas en chorros de partículas, como esta tesis, no veo señales. Como la gota potencial de QGP sería pequeña en colisiones protón-plomo, las señales serían débiles. Esto explica una parte de la discrepancia, pero no todo. Una solución requeriría una mejor comprensión teórica de los fenómenos subyacentes, pero también en el lado experimental necesitamos un mejor control de los sesgos que afectan nuestras mediciones para que incluso se pueda detectar una señal débil, "concluye Snellman.