In de deeltjesfysica, een straal is een regen van gecollimeerde deeltjes die wordt gegenereerd door een zeer energetische quark of gluon. Bij een lood-loodbotsing, jets moeten door quark-gluonplasma gaan, hun energie veranderen, spoor en consistentie.

In zijn proefschrift, Tomas Snellman onderzocht of er verschillen zijn in de kenmerken van jets tussen proton-proton- en proton-loodbotsingen. Het doel was om te bepalen of quark gluon plasma kan worden gegenereerd in een proton-lead botsingen, want dan zouden straaljagers gaan lijken op waarnemingen die zijn gedaan bij botsingen met lood en lood.

Hete nucleaire materie betekent meestal quark-gluonplasma (QGP). Het is een materie die zo heet is dat quarks en gluonen niet langer beperkt zijn tot nucleonen, d.w.z., protonen en neutronen, maar vrij bewegen in het plasma. Om gewone materie om te zetten in quark-gluonplasma zijn temperaturen van ongeveer 2000 miljard Kelvin nodig. Deze hoge temperaturen kunnen worden bereikt bij botsingen met hoge energie tussen atoomkernen in laboratoria, bijvoorbeeld bij de Large Hadron Collider (LHC).

Tomas Snellman bestudeert deeltjesstralen bij botsingen tussen protonen en loodkernen, die zijn gemeten bij CERN bij het ALICE-experiment van de LHC.

Een belangrijk doel van de metingen bij ALICE was om uit te zoeken of de kenmerken van een proton-loodbotsing alleen kunnen worden verklaard met behulp van de eigenschappen van koude nucleaire materie. Koude nucleaire materie wordt eenvoudigweg gebruikt om te verwijzen naar de gewone toestand van atoomkernen, die koud is volgens de normen van de deeltjesfysica.

"In het veld is vastgesteld dat quark-gluonplasma ontstaat bij lood-loodbotsingen bij LHC. De interessante vraag is of dit ook kan gebeuren bij proton-loodbotsingen, ' zegt Snelman.

Volgens de schalen in deeltjesfysica-onderzoek zijn atoomkernen 'groot'. Dus, de bal van botsende materie bij een botsing tussen twee zware kernen is groot genoeg om in quark-gluonplasma te veranderen. Anderzijds, een enkel proton is zo klein, dat het onwaarschijnlijk werd geacht dat QGP zou worden gecreëerd.

"Echter, sommige proton-loodbotsingen hebben aanwijzingen opgeleverd voor het ontstaan ​​van QGP. Het blijft onbekend wat er werkelijk gebeurt bij botsingen tussen protonen en lood."

"In mijn onderzoek Ik heb onderzocht of jets van ofwel de gemiddelde proton-lead-botsing of van een uitzonderlijk actieve botsing verschillen van jets die worden waargenomen bij proton-proton-botsingen. Veranderingen in de actieve botsingen zouden een duidelijk bewijs kunnen leveren van het ontstaan ​​van QGP. Echter, binnen de huidige experimentele mogelijkheden, geen bewijs kon worden gevonden, ’ legt Snelman uit.

"Dus, de kwestie van QGP bij botsingen tussen protonen en lood blijft een open vraag. Bepaalde metingen ondersteunen het maken van QGP, maar vooral metingen op basis van deeltjesstralen, zoals dit proefschrift, zie geen tekenen. Aangezien de potentiële QGP-druppel klein zou zijn bij botsingen tussen protonen, de signalen zouden zwak zijn. Dit verklaart een deel van de discrepantie, maar niet alles. Een oplossing zou een beter theoretisch begrip van de onderliggende verschijnselen vereisen, maar ook aan de experimentele kant hebben we een betere controle nodig van de vooroordelen die onze metingen beïnvloeden, zodat zelfs een zwak signaal kan worden gedetecteerd, ’, besluit Snelman.