Onderzoekers van ELTE zijn betrokken geweest bij experimenten met elk van de hierboven genoemde versnellers, en hun werk van de afgelopen jaren heeft geleid tot een alomvattend beeld van de geometrie van quarkmaterie. Ze bereikten dit door de toepassing van femtoscopietechnieken. Deze techniek maakt gebruik van de correlaties die voortkomen uit de niet-klassieke, kwantumachtige golfaard van de geproduceerde deeltjes, wat uiteindelijk de structuur op femtometerschaal van het medium, de deeltjesemitterende bron, onthult.

“In de voorgaande decennia werd femtoscopie uitgevoerd in de veronderstelling dat quarkmaterie een normale verdeling volgt, dat wil zeggen de Gaussiaanse vorm die je op zoveel plaatsen in de natuur aantreft”, legt Márton Nagy, een van de hoofdonderzoekers van de groep, uit. De Hongaarse onderzoekers wendden zich echter tot het Lévy-proces, dat ook bekend is in verschillende wetenschappelijke disciplines, als een meer algemeen raamwerk, en dat een goede beschrijving is van de zoektocht naar prooien door mariene roofdieren, aandelenmarktprocessen en zelfs klimaatverandering.

Een onderscheidend kenmerk van deze processen is dat ze op bepaalde momenten zeer grote veranderingen ondergaan (bijvoorbeeld wanneer een haai in een nieuw gebied naar voedsel zoekt), en in dergelijke gevallen kan er een Lévy-verdeling optreden in plaats van een normale (Gaussiaanse) verdeling.

Dit onderzoek is om verschillende redenen van groot belang. In de eerste plaats is een van de meest bestudeerde kenmerken van het bevriezen van quarkmaterie, de transformatie ervan in conventionele (hadronische) materie, de femtoscopische straal (ook wel HBT-straal genoemd, waarbij de relatie met het bekende Hanbury Brown- en Twiss-effect in astronomie), die is afgeleid van femtoscopische metingen. Deze schaal is echter afhankelijk van de veronderstelde geometrie van het medium.

Zoals Dániel Kincses, een postdoctoraal onderzoeker in de groep, samenvat:“Als de Gaussiaanse aanname niet optimaal is, kunnen de meest nauwkeurige resultaten uit deze onderzoeken alleen worden verkregen onder de aanname van Lévy. De waarde van de ‘Lévy-exponent’, die kenmerkend is voor de Lévy-verdeling kan ook licht werpen op de aard van de faseovergang. De variatie ervan met botsingsenergie biedt dus waardevol inzicht in de verschillende fasen van quarkmaterie."

Onderzoekers van ELTE nemen actief deel aan vier experimenten:NA61/SHINE bij de SPS-versneller, PHENIX en STAR bij RHIC, en CMS bij de LHC. De NA61/SHINE-groep van ELTE wordt geleid door Yoshikazu Nagai, de CMS-groep door Gabriella Pásztor; en de RHIC-groepen van Máté Csanád, die ook het femtoscopieonderzoek van ELTE coördineert.

De groepen leveren substantiële bijdragen aan het succes van experimenten in verschillende capaciteiten, variërend van detectorontwikkeling tot data-acquisitie en -analyse. Ze zijn ook betrokken bij veel projecten en theoretisch onderzoek. "Het unieke aan ons femtoscopieonderzoek is dat het wordt uitgevoerd in vier experimenten in drie deeltjesversnellers, waardoor we een breed beeld krijgen van de geometrie en mogelijke fasen van quarkmaterie", zegt Máté Csanád.

Het team presenteerde hun nieuwste bevindingen tijdens de Workshop on Particle Correlations and Femtoscopie, gehouden van 6 tot 10 november 2023. Als onderdeel van grootschalige samenwerkingen hebben ze ook gerelateerd onderzoek gepubliceerd in The European Physical Journal C , Natuurkunde Letters B en Universum .

Meer informatie: Márton Nagy et al, Een nieuwe methode voor het berekenen van Bose-Einstein-correlatiefuncties met Coulomb-eindtoestandsinteractie, The European Physical Journal C (2023). DOI:10.1140/epjc/s10052-023-12161-y

Balázs Kórodi et al, Event-by-event onderzoek van de bronfunctie van twee deeltjes in sNN=2,76 TeV PbPb-botsingen met EPOS, Physics Letters B (2023). DOI:10.1016/j.physletb.2023.138295

Bálint Kurgyis et al, Coulomb-correcties voor Bose-Einstein-correlaties van een- en driedimensionale Lévy-type bronfuncties, Universum (2023). DOI:10.3390/universum9070328

Barnabás Pórfy, femtoscopische correlatiemeting met symmetrische Lévy-type bron bij NA61/SHINE, Universum (2023). DOI:10.3390/universum9070298

Ayon Mukherjee, Kaon Femtoscopie met Lévy-stabiele bronnen van sNN=200 GeV Au+Au Botsingen bij RHIC, Universum (2023). DOI:10.3390/universum9070300

László Kovács, geladen Kaon-femtoscopie met Lévy-bronnen in sNN =200 GeV Au+Au Botsingen bij PHENIX, Universum (2023). DOI:10.3390/universum9070336

Journaalinformatie: Natuurkunde Letters B

Aangeboden door Eötvös Loránd Universiteit