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Accurate misurazioni delle collisioni di particelle ad alta energia

Subito dopo il Big Bang, le condizioni presenti nell'Universo si potrebbero paragonare a un "brodo primordiale" denso e molto caldo. Gli scienziati hanno sviluppato tecniche per garantire che condizioni simili, create negli acceleratori di particelle, forniscano uno specchio preciso degli inizi del tempo.
Accurate misurazioni delle collisioni di particelle ad alta energia
Il brodo primordiale si componeva di particelle che si spostavano quasi alla velocità della luce. Conteneva moltissimi quark, particelle-materia elementari e moltissimi gluoni, particelle-forza elementari che mediavano la potente forza che "incolla" insieme i quark in protoni, neutroni e altre entità. I potenti acceleratori di particelle hanno consentito di ricreare condizioni simili a quelle immediatamente successive alla nascita dell'Universo.

Il Large Hadron Collider (LHC - Grande collisore di adroni) è l'acceleratore di particelle più grande e potente del mondo. Il rilevatore ATLAS da 7 000 tonnellate, ovvero uno dei rilevatori polivalenti dell'impianto LHC, raccoglie i frammenti delle collisioni sotto forma di nuove particelle che fuggono in tutte le direzioni.

Il Programma Relativistic Heavy Ion (RHI - ioni pesanti relativistici) presso il LHC ha ottenuto le collisioni di ioni pesanti a più alta energia del mondo, superando quelle realizzate nel Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC - Collisore di ioni pesanti relativistici) negli Stati Uniti. Gli esperimenti sostenuti dal programma promettono di offrire nozioni approfondite entusiasmanti sull'origine dell'Universo.

Alcuni scienziati hanno avviato il progetto GLOBALHIATLAS finanziato dall'UE per perfezionare le metriche associate a tali esperimenti, allo scopo di garantire conclusioni solide e affidabili. In particolare, hanno indagato sulla dipendenza di varie caratteristiche globali delle collisioni RHI (compreso il flusso ellittico) dalla centralità, definita dal numero di nucleoni (protoni o neutroni) che partecipano a una collisione.

Impiegando la loro metodologia, gli scienziati sono riusciti a stimare il numero di nucleoni partecipanti, il numero di collisioni tra loro e altri parametri. Inoltre, i ricercatori hanno confrontato i risultati ottenuti presso il LHC con quelli ottenuti da esperimenti presso il RHIC e con previsioni derivate da modelli basati su dati del RHIC. Infine, i ricercatori hanno studiato la produzione di adroni carichi, dove gli adroni sono particelle composte formate da quark e consentono una finestra sulla nascita e l'evoluzione dei primi stadi dell'Universo.

GLOBALHIATLAS ha posto le basi per misurazioni affidabili e precise relative alle collisioni RHI ad alta energia presso il LHC, al fine di garantire che la correttezza delle inferenze sulle origini e l'evoluzione dell'universo. Inoltre, una migliore comprensione sulle prestazioni del rilevatore ATLAS nell'ambiente denso di tali collisioni svolgerà un ruolo importante in futuri esperimenti.

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