في مصادم الهادرونات الكبير، لا تُصطدم البروتونات فحسب، بل أيضًا نوى الذرات كاملة. عند اصطدام نواتين بسرعة هائلة، ينشأ حجم ضئيل من مادة فائقة الحرارة — ساخنة لدرجة أن البروتونات والنيوترونات فيها تذوب وتتحول إلى «حساء» من الكواركات والغلوونات. وعبر هذا الحساء، كما لو كان وسطًا كثيفًا، تشق الجسيمات السريعة طريقها.
يفقد كل جسيم من هذه الجسيمات طاقته، مثل رصاصة تخترق الماء: كلما زاد المسار المقطوع، زاد التباطؤ. ولأول مرة، قام فيزيائيون من تعاون CMS في مصادم الهادرونات الكبير بقياس كيف يعتمد هذا التباطؤ على حجم النوى المتصادمة. قارنوا تصادمات نوى النيون والأكسجين والزينون والرصاص.
فقدان الطاقة يزداد مع حجم النواة بشكل تدريجي، كما لو كان الجسيم يشق طريقه عبر مقطع أطول فأطول من «الحساء» الكثيف. النماذج البسيطة التي تأخذ في الاعتبار الحالة الأولية للنوى فقط لا يمكنها تفسير هذا الفقد. لكن النماذج التي تفترض أن الجسيم يفقد الطاقة على طول المسار تصف البيانات بشكل ممتاز عند الطاقات العالية للجسيمات.
هذه النتيجة هي خطوة أخرى نحو فهم خصائص المادة الأكثر سخونة التي يمكن إنشاؤها على الأرض. وهي تشبه الوسط الذي ملأ الكون في أول ميكروثانية بعد الانفجار العظيم.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2602.21325
High-energy partons lose energy while propagating through the hot, strongly interacting medium produced in ultrarelativistic nucleus-nucleus collisions, leading to a suppression of particle production at high transverse momentum ($$p_\mathrm{T}$$). The dependence of this energy loss on the size of the colliding nuclear system has yet to be firmly established experimentally. This Letter presents a systematic study of charged-particle suppression across four different nucleus-nucleus collision systems using nuclear modification factors ($$R_\mathrm{AA}$$) measured by the CMS Collaboration at the CERN LHC. Previous CMS measurements of $$R_\mathrm{AA}$$ in oxygen-oxygen, xenon-xenon, and lead-lead collisions are recast with identical $$p_\mathrm{T}$$ intervals and are complemented by the first measurement of the charged-particle $$R_\mathrm{AA}$$ in neon-neon collisions at $$\sqrt{s_\mathrm{NN}}$$ = 5.36 TeV. The neon-neon data correspond to an integrated luminosity of 0.76 nb$$^{-1}$$. The $$R_\mathrm{AA}$$ in all collision systems examined show similar qualitative trends as a function of $$p_\mathrm{T}$$, but have a magnitude which is ordered with the nucleon number A. The $$R_\mathrm{AA}$$ feature a downward slope at low $$p_\mathrm{T}$$, a local minimum at around 5$$-$$7 GeV, and an upward slope with increasing $$p_\mathrm{T}$$. The $$R_\mathrm{AA}$$ are also compared in terms of A$$^{1/3}$$, which is proportional to the nuclear radius. Models including only initial-state nuclear effects fail to reproduce the observed trends, whereas energy loss models reproduce the trends in the region $$p_\mathrm{T}$$ $$\gt$$ 9.6 GeV.
نواة الرصاص أثقل من البروتون بـ 208 مرات، لكن في تصادمات مصادم الهادرونات الكبير يتم تسريعها إلى 99.999999% من سرعة الضوء.
في رواية «مشكلة الأجسام الثلاثة» للكاتب ليو تسي شين، يستخدم الفضائيون جسيمات دون ذرية لنقل الإشارات — وهي تقريبًا نفس الجسيمات التي يستخدمها الفيزيائيون «لاستكشاف» بلازما الكوارك-غلوون.