Il viaggio di ALICE nella QCD
La Collaborazione ALICE ha sottomesso per la pubblicazione un articolo di review, “The ALICE experiment – a journey through QCD”, in cui sono riassunti i risultati ottenuti grazie alle misure basate sull’analisi dei primi 13 anni di presa dati, dall’inizio delle attività di LHC nel 2009.
L’esperimento ALICE ha lo scopo di studiare gli effetti delle interazioni tra nuclei pesanti accelerati ad alte energie con il Large Hadron Collider (LHC) del CERN. Le condizioni estreme dell’urto ricreano quelle dell’Universo poco dopo il Big Bang, quando i costituenti della materia, i quark e i gluoni, si trovavano liberi e non confinati all’interno di protoni e neutroni come oggi.
Le misure basate sulla presa dati dei Run1 e Run2 (i primi due periodi di LHC, che hanno coperto gli anni 2009-2018) hanno permesso un avanzamento significativo nella comprensione della fisica del quark-gluon plasma e di altri aspetti della Cromodinamica quantistica (QCD) studiata nelle collisioni protone-protone, protone-nucleo e nucleo-nucleo a LHC.
“Questo articolo segna un importante traguardo nella vita dell’esperimento ALICE” dice Andrea Dainese (INFN Padova) attuale coordinatore della fisica di ALICE “ abbiamo passato in rassegna gli studi di fisica di un decennio, che vanno dalla caratterizzazione del quark-gluon plasma con una moltitudine di “sonde” in collisioni piombo-piombo, alla sorprendente osservazione di fenomeni “collettivi” anche nelle collisioni protone-protone, fino a contributi unici in aree della QCD delle alte energie e della fisica adronica”.
“Il nostro gruppo locale di ALICE ha contribuito in modo significativo alle misure sulla produzione di charm e beauty in collisioni protone-protone, protone-piombo e piombo-piombo. Alcune di queste misure rappresentano dei capisaldi per la comprensione di come quark e gluoni interagiscano nel mezzo. Altri risultati, come la scoperta che la frammentazione del quark charm cambia sostanzialmente già in collisioni protone-protone rispetto a collisioni e+e–, erano davvero inattesi e hanno definito nuovi obiettivi e nuove direzioni per la comprensione della formazione degli adroni in tutti i sistemi di collisione” dice Andrea Rossi, coordinatore del team padovano di ALICE, che comprende vari ricercatori della Sezione INFN e del Dipartimento di Fisica e Astronomia.
La notizia è evidenziata nella home page del CERN, dove si trova il link ad una pagina in cui vengono riassunti gli highlight principali.
Questo articolo rappresenta un importante traguardo “nel mezzo del cammino” di ALICE che, dopo un sostanziale upgrade dell’apparato, è entrato nel 2022 in una nuova fase, con un rivelatore profondamente migliorato, che raccoglierà dati di collisioni protone-protone ad un tasso di interazione 500 volte maggiore.
Per le interazioni piombo-piombo, l’obiettivo è di raccogliere nei prossimi 10 anni, durante i Run 3 e Run 4 di LHC, un campione di dati che, per molte analisi di fisica, sarà più grande di un fattore 50 rispetto a quello dei Run 1 e Run 2. Inoltre, la risoluzione spaziale delle tracce delle particelle, migliorata dal nuovo rivelatore di vertice, permetterà misurazioni inedite e di alta precisione di charm e beauty nel QGP. Un primo test del nuovo rivelatore con collisioni piombo-piombo e’ stato recentemente effettuato.
La nuova fase si concluderà nel 2032, con l’inizio del quarto lungo spegnimento di LHC. Dopo di che la collaborazione ALICE mira a un vero salto di qualità. Questa settimana la lettera di intenti di ALICE 3 è stata resa pubblica su aiXiv. La lettera, approvata recentemente dal Comitato revisore degli esperiemnti di LHC, propone un apparato completamente nuovo, fortemente basato sull’utilizzo di sensori al silicio con tecnologie di frontiera, che permetteranno studi innovativi del plasma di quark e gluoni e della formazione e interazione degli adroni delle loro iterazioni, a partire dal 2035.
“ALICE 3 rappresenterà un punto di svolta per lo studio delle proprietà della materia adronica”, dice Federico Antinori (INFN Padova), coordinatore del comitato editoriale della Lettera di Intenti e precedente spokeperson di ALICE. “Riusciremo a misurare la radiazione elettromagnetica emessa dal quark-gluon plasma durante la sua espansione e determinare l’evoluzione delle iterazioni dei quark mentre si propagano attraverso questo densissimo fluido, nonchè a studiare con una precisione senza precedenti il modo in cui i quark si “congelano” in adroni alla fine della fase di deconfinamento”
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