Normalna materia jądrowa powstaje z kwarków górnych i dolnych, które budują nukleony (neutrony i protony) w jądrach atomowych. Istnieją również inne formy materii, w których na przykład występuje dziwny kwark. Oddziaływanie między nukleonami i najlżejszymi dziwnymi cząstkami (kaonami i antykaonami) jest kluczowym elementem wykorzystywanym w teoretycznych obliczeniach chromodynamiki kwantowej, gdzie kaony są aktywnymi stopniami swobody. Oddziaływanie to, ze względu na występowanie komponentu rezydualnego oddziaływania silnego, jest bardzo różne w zakresach odległości typowych dla jądra atomowego. Jeśli na odległościach mniej więcej wielkości nukleonu ma przyciągający charakter, staje się on odpychający przy zwiększaniu odległości do wielkości jądra atomowego.

Wyjątkowa zdolność detektora ALICE do pomiaru i identyfikacji cząstek wytwarzanych w ultrarelatywistycznych zderzeniach cząstek w LHC, wraz z precyzyjnym określeniem oddziaływania silnego na podstawie analizy korelacji dwóch cząstek w przestrzeni pędu, zwanej femtoskopią, dostarcza nam niezbędnych narzędzi do oceny wpływu oddziaływania sił silnych i kulombowskich. Wybierając różne typy zderzeń możemy wybrać średnią odległość między kaonami a protonami. Dzięki temu jesteśmy w stanie po raz pierwszy w jednym eksperymencie przeprowadzić zależne od odległości badanie oddziaływania silnego między antykaonami i protonami w zakresie 10^-15 - 10^-14 m.

Uzyskane przez politechnicznych naukowców wyniki potwierdzają zmianę charakteru oddziaływania silnego z przyciągającego na odpychające, gdy średnia odległość między antykaonem a protonem wzrasta z 10^-15 m do 4x10^-15 m i więcej.

Publikacja pt. “Kaon–proton strong interaction at low relative momentum via femtoscopy in Pb–Pb collisions at the LHC” powstała w ramach współpracy eksperymentu ALICE na LHC w CERN. Jest to kolejna publikacja, w której przedstawiono wyniki pracy naukowców m.in. z Politechniki Warszawskiej (sprawdź: Ujawnienie silnej interakcji między hadronami w LHC - publikacja w "Nature"). Jednak tym razem komitet redakcyjny w większości składał się z pracowników i doktorantów Wydziału Fizyki PW (dr Georgy Kornakov, dr inż. Łukasz Graczykowski, dr inż. Małgorzata Janik, mgr inż. Wioleta Rzęsa oraz dr Dimitar Mihaylov z Uniwersytetu Technicznego w Monachium, który wykonał część obliczeń teoretycznych).

Badania były finansowane w ramach grantu badawczego Centrum Badawczego POB Fizyka wysokich energii i technika eksperymentu projektu "Inicjatywa Doskonałości - Uczelnia Badawcza", który realizowany jest na Politechnice Warszawskiej.

Link bezpośredni do artykułu (Open Access) >>>

Źródło informacji: materiały nadesłane przez dra inż. Łukasza Graczykowskiego