LHC experiments bring new insight into primordial universe

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Event displays of heavy ion collisions from ALICE, ATLAS and CMS. The ATLAS and CMS images show jet quenching.

TRADUÇÃO: GOOGLE TRANSLATE.

Genebra, 26 nov 2010. Após menos de três semanas de funcionamento de íons pesados, os três experimentos estudão colisões de íons de chumbo no LHC, já trouxe uma nova visão sobre a matéria, uma vez que teria existido nos primeiros instantes da vida do Universo. O experimento ALICE, que é utilizada para o estudo de íons pesados, publicou dois artigos apenas alguns dias após o início da execução do experimento com íons de chumbo. Agora, a primeira observação direta de um fenômeno conhecido como atenuação de jatos em colaboração feito tanto pelo ATLAS e CMS. Este resultado é relatado em um documento com a colaboração ATLAS aceitos para publicação ontem na revista científica Physical Review Letters. Um papel CMS seguirá em breve, e os resultados de todas as experiências serão apresentadas em um seminário na quinta-feira 02 de dezembro de CERN. Dados levando íons continua a 06 de dezembro.
“É impressionante o quão rápido os experimentos tenham chegado a estes resultados, que lidam com a física muito complexa”, disse o director de investigação do CERN Sergio Bertolucci. “Os experimentos estão competindo uns com os outros a publicar em primeiro lugar, mas trabalhando juntos para montar a imagem completa e cruzar os seus resultados. É um belo exemplo de como a concorrência ea colaboração é uma característica chave deste campo de investigação. “
Um dos principais objetivos do programa levam-íon no CERN é a criação de matéria, como teria sido o nascimento do Universo. Naquela época, a matéria nuclear ordinária de que o Universo visível e é feito não poderia ter existido: condições teria sido muito quente e conturbado para os quarks em ficar vinculado por glúons em prótons e nêutrons, os blocos de construção dos elementos. Em vez disso, essas partículas elementares teria vagavam livremente em uma espécie de plasma de quarks e glúons. Mostrando dúvida de que podemos produzir e estudar plasma de quarks e glúons vai trazer importantes insights sobre a evolução do universo primordial, bem como a natureza da força que une os quarks e os glúons juntos em prótons, nêutrons e, finalmente, todos os núcleos da tabela periódica dos elementos.
Quando o chumbo-íons colidem no LHC, eles podem concentrar energia suficiente em um volume pequeno para produzir pequenas gotículas deste estado primordial da matéria, que sinalizam a presença de uma vasta gama de sinais mensuráveis. Os papéis ALICE apontam para um grande aumento no número de partículas produzidas nas colisões em relação às experiências anteriores, e confirmar que o plasma muito mais quente produzido no LHC se comporta como um líquido de viscosidade muito baixa (de um fluido perfeito), em consonância com anteriores observações de colisor RHIC Brookhaven. Em conjunto, estes resultados já descartou algumas teorias sobre como o Universo primordial se comportava.
“Com colisões nucleares, o LHC tornou-se uma máquina fantástica ‘Big Bang'”, disse o porta-voz ALICE Jürgen Schukraft. “Em alguns aspectos, a matéria de quarks-glúons parece familiar, ainda que o líquido ideal visto no RHIC, mas também estamos começando a ver relances de algo novo.”
As experiências ATLAS e CMS jogar com a força de seus detectores, que têm capacidade de energia muito poderosa e hermético de medição. Isto permite-lhes medir jatos de partículas que emergem das colisões. Jets são formados como os constituintes básicos da matéria nuclear, os quarks e os glúons, voar para longe do ponto de colisão. Em colisões de protões, os jatos geralmente aparecem em pares, emergindo de volta para trás. No entanto, em colisões de íons pesados os jatos interagem nas condições tumultuadas do meio quente e denso. Isto leva a um sinal muito característico, conhecido como têmpera jato, no qual a energia dos jatos podem ser severamente degradados, sinalização interações com o meio mais intensa do que nunca visto antes. quenching Jet é uma ferramenta poderosa para estudar o comportamento do plasma em detalhe.
“ATLAS é a primeira experiência de relatório de observação direta da atenuação de jatos”, disse o porta-voz ATLAS Fabiola Gianotti. “A excelente capacidade de ATLAS para determinar as energias jato permitiu-nos observar um desequilíbrio nas energias de pares de jatos, onde um jato é quase completamente absorvido pelo meio. É um resultado muito interessante de que a colaboração é orgulhoso, obtidos em um tempo muito curto, graças, em particular, a dedicação eo entusiasmo de jovens cientistas. “
“É verdadeiramente surpreendente a procura, embora em escala microscópica, nas condições e estado da matéria que existia na aurora dos tempos”, disse o porta-voz da CMS Guido Tonelli. “Desde os primeiros dias de iões de chumbo a supressão de colisões de aviões apareceram nos dados, enquanto outras características marcantes, como a observação de partículas Z, nunca antes visto em colisões de íons pesados, estão sob investigação. O desafio agora é reunir todos os estudos possíveis que poderiam nos levar a uma melhor compreensão das propriedades do novo Estado, extraordinária da matéria. “
O ATLAS e CMS medições anunciar uma nova era no uso de jatos de sondar o plasma de quarks e glúons. Futuro atenuação de jatos e outras medidas a partir dos três experimentos do LHC irá fornecer uma visão poderosa sobre as propriedades do plasma primordial e as interações entre os quarks e glúons.
Com os dados tendo em continuar por mais uma semana mais e, o LHC já ter entregue o montante programado de dados para 2010, a comunidade de íons pesados no LHC está ansioso para continuar a analisar seus dados, o que contribuirá significativamente para o surgimento de uma modelo mais completo de plasma de quarks e glúons, e, conseqüentemente, o Universo primordial.

TEXTO ORIGINAL EM INGLÊS

More event displays: ALICE, ATLAS.

Geneva, 26 November 2010. After less than three weeks of heavy-ion running, the three experiments studying lead ion collisions at the LHC have already brought new insight into matter as it would have existed in the very first instants of the Universe’s life. The ALICE experiment, which is optimised for the study of heavy ions, published two papers just a few days after the start of lead-ion running. Now, the first direct observation of a phenomenon known as jet quenching has been made by both the ATLAS and CMS collaborations. This result is reported in a paper from the ATLAS collaboration accepted for publication yesterday in the scientific journal Physical Review Letters. A CMS paper will follow shortly, and results from all of the experiments will be presented at a seminar on Thursday 2 December at CERN1. Data taking with ions continues to 6 December.

“It is impressive how fast the experiments have arrived at these results, which deal with very complex physics,” said CERN’s Research Director Sergio Bertolucci. “The experiments are competing with each other to publish first, but then working together to assemble the full picture and cross check their results. It’s a beautiful example of how competition and collaboration is a key feature of this field of research.”

One of the primary goals of the lead-ion programme at CERN is to create matter as it would have been at the birth of the Universe. Back then, the ordinary nuclear matter of which we and the visible Universe are made could not have existed: conditions would have been too hot and turbulent for quarks to be bound up by gluons into protons and neutrons, the building blocks of the elements. Instead, these elementary particles would have roamed freely in a sort of quark gluon plasma.  Showing beyond doubt that we can produce and study quark gluon plasma will bring important insights into the evolution of the early Universe, and the nature of the strong force that binds quarks and gluons together into protons, neutrons and ultimately all the nuclei of the periodic table of the elements.

When lead-ions collide in the LHC, they can concentrate enough energy in a tiny volume to produce tiny droplets of this primordial state of matter, which signal their presence by a wide range of measureable signals. The ALICE papers point to a large increase in the number of particles produced in the collisions compared to previous experiments, and confirm that the much hotter plasma produced at the LHC behaves as a very low viscosity liquid (a perfect fluid), in keeping with earlier observations from Brookhaven’s RHIC collider. Taken together, these results have already ruled out some theories about how the primordial Universe behaved.

With nuclear collisions, the LHC has become a fantastic ‘Big Bang’ machine,” said ALICE spokesperson Jürgen Schukraft. “In some respects, the quark-gluon matter looks familiar, still the ideal liquid seen at RHIC, but we’re also starting to see glimpses of something new.”

The ATLAS and CMS experiments play to the strength of their detectors, which both have very powerful and hermetic energy measuring capability. This allows them to measure jets of particles that emerge from collisions. Jets are formed as the basic constituents of nuclear matter, quarks and gluons, fly away from the collision point. In proton collisions, jets usually appear in pairs, emerging back to back. However, in heavy ion collisions the jets interact in the tumultuous conditions of the hot dense medium. This leads to a very characteristic signal, known as jet quenching, in which the energy of the jets can be severely degraded, signalling interactions with the medium more intense than ever seen before. Jet quenching is a powerful tool for studying the behaviour of the plasma in detail.

ATLAS is the first experiment to report direct observation of jet quenching,” said ATLAS Spokesperson Fabiola Gianotti. “The excellent capabilities of ATLAS to determine jet energies enabled us to observe a striking imbalance in energies of pairs of jets, where one jet is almost completely absorbed by the medium. It’s a very exciting result of which the Collaboration is proud, obtained in a very short time thanks in particular to the dedication and enthusiasm of young scientists.

“It is truly amazing to be looking, albeit on a microscopic scale, at the conditions and state of matter that existed at the dawn of time,” said CMS Spokesperson Guido Tonelli. “Since the very first days of lead-ion collisions the quenching of jets appeared in our data while other striking features, like the observation of Z particles, never seen before in heavy-ion collisions, are under investigation. The challenge is now to put together all possible studies that could lead us to a much better understanding of the properties of this new, extraordinary state of matter.”

The ATLAS and CMS measurements herald a new era in the use of jets to probe the quark gluon plasma. Future jet quenching and other measurements from the three LHC experiments will provide powerful insight into the properties of the primordial plasma and the interactions among its quarks and gluons.

With data taking continuing for over one more week, and the LHC already having delivered the programmed amount of data for 2010, the heavy-ion community at the LHC is looking forward to further analysing their data, which will greatly contribute to the emergence of a more complete model of quark gluon plasma, and consequently the very early Universe.

Contact

CERN Press Office, press.office@cern.ch
+41 22 767 34 32
+41 22 767 21 41

1. CERN, the European Organization for Nuclear Research, is the world’s leading laboratory for particle physics. It has its headquarters in Geneva. At present, its Member States are Austria, Belgium, Bulgaria, the Czech Republic, Denmark, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Italy, the Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Slovakia, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom. India, Israel, Japan, the Russian Federation, the United States of America, Turkey, the European Commission and UNESCO have Observer status.

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Publicado em 26/11/2010, em Ciência e tecnologia. Adicione o link aos favoritos. Deixe um comentário.

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