Cuanto mayor sea la energía de colisión de las partículas, cuanto más interesante es la física. Los científicos del Instituto de Física Nuclear de la Academia Polaca de Ciencias en Cracovia han encontrado una mayor confirmación de esta suposición, esta vez, en la colisión de alta energía de protones con protones o núcleos de plomo.

Cuando un protón choca a alta energía con otro protón o núcleo atómico, el efecto de la colisión es una corriente de partículas secundarias conocida como chorro. Algunos de estos chorros se extienden hacia los lados, pero hay algunos que mantienen una dirección de movimiento cercana a la principal. Los detalles del curso de la colisión están determinados no solo por el tipo de partículas en colisión, sino también por muchos otros factores, en particular, la cantidad de energía. En Letras de física B , Un grupo de cuatro científicos del Instituto de Física Nuclear de la Academia de Ciencias de Polonia (IFJ PAN) en Cracovia ha demostrado que se deben tener en cuenta fenómenos adicionales a las energías más altas obtenidas en el acelerador del LHC para producir una descripción precisa. del curso de la colisión de protones con protones o núcleos de plomo.

El experimento ATLAS en el acelerador del LHC (CERN, Geneva) ha estado registrando las colisiones de dos haces de protones o un haz de protones con un haz de núcleos de plomo viajando en direcciones opuestas durante años. Los investigadores con sede en Cracovia examinaron más de cerca los últimos datos sobre colisiones de alta energía que alcanzan los cinco teraelectrones voltios (es decir, miles de miles de millones de eV). Se prestó especial atención a aquellos casos en los que los aviones que partían del punto de colisión se movían hacia adelante. es decir., a lo largo de la dirección original de las vigas.

"Ni los protones ni los neutrones que se encuentran en los núcleos atómicos son partículas elementales. Por lo general, se dice que constan de tres quarks, pero esto es una simplificación enorme. De hecho, cada protón o neutrón es una entidad extremadamente dinámica llena de un mar de gluones en constante ebullición, es decir., las partículas que unen los quarks. Hay un hecho interesante relacionado con este dinamismo:Dependiendo del comportamiento de las partículas que lo componen, es decir., partones, el protón puede ser a veces más denso o a veces menos. Y esto explica por qué encontramos tan interesantes los casos de colisiones con aviones dirigidos hacia adelante. Se relacionan con situaciones en las que un protón está diluido, o se comporta como una bala, y el otro es denso, o se comporta como un objetivo, "explica el Dr. Krzysztof Kutak (IFJ PAN).

En su modelo de colisiones de protones de alta energía, Los físicos de la FIP PAN tomaron en consideración dos fenómenos previamente conocidos. El primero está relacionado con el hecho de que a medida que aumenta la energía de colisión, aumenta el número de gluones formados dentro de los protones, también. Resulta que este proceso no continúa indefinidamente. En un cierto punto, cuando la energía de la colisión es lo suficientemente grande, hay tantos gluones que comienzan a recombinarse entre sí. Entonces se crea un equilibrio dinámico entre el proceso de producción de gluones y su recombinación. Este efecto se llama saturación.

El segundo factor que tuvieron en cuenta los físicos de Cracovia fue el efecto Sudakov. Esto se refiere a situaciones en las que el impulso de la diferencia de los momentos de los chorros generados es mayor que el impulso de los partones que inician la producción del chorro. Este resultado aparentemente contradictorio es en realidad el resultado de efectos cuánticos asociados con la transferencia de impulso entre los partones involucrados en la colisión. Como resultado, la probabilidad de producir chorros adosados ​​se reduce y la probabilidad de producción de chorros en un ángulo azimutal moderado aumenta.

"Tanto la saturación como el efecto Sudakov se conocen desde hace algún tiempo. Sin embargo, no se abordó su interacción. Las condiciones extremas que se crean en la producción de di-jets forward-forward nos motivaron a dar cuenta de ambos efectos, "dice el Dr. Andreas van Hameren (IFJ PAN)." El efecto Sudakov generalmente se tuvo en cuenta en las simulaciones. Sin embargo, una vez que la energía es lo suficientemente alta, los efectos no lineales se activan, y hay que tener en cuenta la saturación, "dice el Dr. Piotr Kotko (IFJ PAN, AGH).

Esta declaración es complementada por el Dr. Sebastian Sapeta (IFJ PAN):"Nosotros mismos tomamos en consideración el efecto Sudakov en uno de nuestros artículos anteriores, pero solo en los casos en que algunos chorros se desplazaron en una dirección 'hacia adelante' y algunos permanecieron en el área central del detector, es decir., dispersos en un gran ángulo en relación con la dirección del haz. Al describir tales eventos, podríamos omitir la saturación ".

En su última publicación, El grupo de Cracovia demostró que para que la descripción teórica concuerde con los datos experimentales, las colisiones a altas energías requieren que ambos fenómenos se tomen en consideración simultáneamente. Este artículo es la primera descripción completa de este tipo de la producción de chorros hacia adelante en colisiones de alta energía protón-protón y protón-núcleo (plomo). En la actualidad, los autores están trabajando en una extensión del formalismo propuesto a colisiones con la producción de un mayor número de chorros y partículas.