Il plasma di quark e gluoni: l’Universo in laboratorio

4. Risultati sperimentali

percorso di Chiara Oppedisano

Lo studio delle collisioni di ioni pesanti accelerati a energie ultra-relativistiche ha mostrato che il plasma di quark e gluoni è un fluido dotato di proprietà particolarmente interessanti. Il QGP, infatti, si comporta come un fluido perfetto, dotato di viscosità molto bassa, ovvero è un fluido in cui gli strati scorrono l’uno rispetto all’altro con pochissima resistenza (esempi di viscosità molto diverse sono il miele, che presenta forti attriti interni e quindi elevata viscosità, e i fluidi quantistici, come l'elio superfluido, caratterizzati invece da attrito minimo e viscosità estremamente basse).
Per studiare le caratteristiche del QGP si possono osservare le particelle contenenti quark pesanti (come il charm o il bottom); questi quark infatti sono prodotti nei primissimi istanti della collisione e quindi interagiscono con il QGP. Le particelle contenenti quark pesanti funzionano perciò come delle sonde in grado di fornire cruciali informazioni su alcune proprietà del plasma, come la sua opacità o la sua capacità di trasportare, frenare o addirittura prevenire la formazione di particelle, e offrono così una vera e propria tomografia del QGP.
La temperatura raggiunta nella collisione può essere stimata con tecniche sperimentali avanzate. L’esperimento ALICE all’LHC ha misurato temperature raggiunte intorno ai 300 milioni di elettronvolt (circa 3,5 migliaia di miliardi di gradi centigradi!), ben superiori alla temperatura alla quale è prevista avvenire la transizione di fase QGP e paragonabili alle temperature dell'Universo primordiale quando quest'ultimo era composto sostanzialmente da una zuppa di quark e gluoni che i fisici possono adesso riprodurre (in piccolo) e studiare in laboratorio.

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