Quarks fondo en el LHC
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN cambió de realizar colisiones con protones a hacer colisionar núcleos de plomo una vez al año con el fin de reproducir la materia como era durante el nacimiento del Universo. En esos tiempos, los quarks no estaban unidos mediante gluones en forma de protones y neutrones, sino que estas partículas elementales se movían libremente en lo que los físicos llaman un plasma de quarks y gluones. El proyecto «Particle flow in heavy-ion collisions with CMS» (PF4CMSHI), financiado por la Unión Europea, se dedicó al estudio de estas colisiones con iones pesados utilizando el experimento del Solenoide de Muones Compacto (CMS). Este experimento de uso general construido en el LHC permite detectar chorros de quarks que se alejan de un punto de colisión. En la estructura del proyecto, se observaron chorros procedentes de quarks fondo por primera vez. Los científicos de PF4CMSHI pudieron distinguir estos chorros reconstruyendo con precisión las trayectorias de los hadrones. Adaptaron los algoritmos de seguimiento del CMS para usarlos en colisiones con iones pesados y extrapolaron todas las trayectorias de hadrones hacia atrás hasta el punto de colisión. Los hadrones de los chorros iniciados con la generación de quarks fondo se habían originado más lejos, donde había decaído el quark fondo. Las mediciones eran lo suficientemente precisas como para demostrar, además, que los chorros procedentes de quarks fondo se degradan como resultado de las interacciones con el plasma denso caliente alrededor del punto de colisión. Los científicos del proyecto revelaron la dependencia de este fenómeno (conocido como pérdida de energía partónica o «jet quenching») del tipo del quark que decae, cosa que predecían los modelos teóricos. Este descubrimiento marca un paso importante hacia lo desconocido. Pero la potencia del experimento CMS para analizar el plasma de quarks y gluones mediante colisiones entre iones pesados todavía no se ha aprovechado al máximo. El proyecto PF4CMSHI ha reforzado la presencia europea en el grupo de iones pesados del CMS. Este grupo, relativamente pequeño, consta de unos cien físicos, la mayoría de Estados Unidos, y está abriendo nuevos caminos de estudio en el LHC.
Palabras clave
Quarks fondo, colisiones de iones pesados, flujo de partículas, Solenoide de Muones Compacto, pérdida de energía partónica («jet quenching»)
