Botsingen van loden kernen in de LHC vormen de hete, dicht medium bekend als het quark-gluon plasma (QGP). Experimenteel, de QGP wordt gekenmerkt door de collectieve stroom van opkomende quarks en gluonen. Ze fragmenteren in sterk gecollimeerde "stralen" van deeltjes die op hun beurt energie verliezen door een fenomeen dat bekend staat als jetquenching. Het bestuderen van dit effect kan het begrip van kwantumchromodynamica verbeteren, de theorie van de sterke nucleaire interactie die het gedrag van de QGP regelt.

In het ATLAS-experiment bij CERN, jetquenching is gemeten met behulp van een verscheidenheid aan technieken. In één methode, de totale productiesnelheden van grote transversale impulsjets blijken aanzienlijk te worden onderdrukt in "centrale" lood-loodbotsingen (die waarbij de botsende loodkernen een grote overlap hebben en een uitgebreid QGP-gebied creëren). Jetquenching is ook waargenomen bij individuele gebeurtenissen, zoals wanneer blijkt dat de verwachte momentumbalans tussen paren jets wordt verstoord door de aanwezigheid van het QGP-medium.

Gebeurtenissen waarbij een straal wordt geproduceerd tegenover een foton met een hoog momentum, zijn bijzonder nuttig omdat het foton geen noemenswaardige interactie aangaat met de quarks en gluonen waaruit het medium bestaat. De fractie van het momentum van het foton gedragen door de balancerende jet in lood-loodbotsingen is gemeten door ATLAS, en bleek sterk verschoven naar lagere waarden, als gevolg van de verzwakking van het totale momentum van de jet terwijl deze door het medium gaat.

Naast het doven van het algehele straalmomentum, het medium kan ook vervormen hoe het resterende momentum wordt verspreid over de hadronen in de jet. Deze zogenaamde "fragmentatiefuncties" zijn voor het eerst door ATLAS gemeten voor jets tegenover een foton in proton-proton- en lood-loodbotsingen.

Foton+jet-gebeurtenissen komen het meest waarschijnlijk voort uit de Compton-verstrooiing van een gluon in een van de bundels van een quark in de andere bundel, wat betekent dat de jet tegenover het foton hoogstwaarschijnlijk werd geïnitieerd door een fragmenterende quark. Daarentegen, jets met een vergelijkbaar momentum maar zonder een bijbehorend foton zijn waarschijnlijker afkomstig van fragmenterende gluonen. Figuur 2 vergelijkt deze verschillende fragmentatiefuncties in proton-protonbotsingen, hier weergegeven als een functie van het transversale momentum van de hadronen in een jet. Jets die voornamelijk door een quark worden geïnitieerd, hebben een fragmentatiepatroon dat meer energetische fragmenten zal creëren dan dat van de gluon-meerderheid jets, zoals verwacht uit eerdere studies van quark- en gluon-jets.

Bij perifere lead-lead-botsingen (waar de kernen een bescheiden overlap hebben en een QGP-gebied van gemiddelde grootte creëren), de fragmentatiefunctie voor fotonbalancerende jets blijkt significant gewijzigd te zijn in vergelijking met die in proton-protonbotsingen, die de effecten van het vervormende medium weerspiegelen. In centrale lead-lead botsingsgebeurtenissen, deze wijzigingen blijken nog groter te zijn. Dit wordt weergegeven in figuur 3, die de verhouding van de fragmentatiefunctie vergelijkt in centrale tot perifere lead-lead events, voor beide soorten jets. Deze resultaten suggereren dat als jets door een groter en heter QGP-gebied reizen, hun interne structuur wordt systematisch verder aangepast.

Intrigerend, studies van de fragmentatiefunctie voor inclusieve jets observeren een ander gedrag - namelijk dat voorbij een bepaalde QGP-grootte, de opkomende jets worden niet verder gewijzigd. Aangezien dit onverwachte kenmerk van de gegevens kan voortvloeien uit een aantal factoren, meer gedetailleerde studies met de hogere foton + jet-statistieken die worden verwacht in de 2018 lead-lead data-opname zullen nuttig zijn om de oorsprong van dit effect te onthullen.