En el Gran Colisionador de Hadrones se hacen chocar protones con núcleos de plomo. En el momento del impacto nacen cientos de partículas nuevas, y algunas salen en haces estrechos: los chorros. Dentro de un chorro, como en un flujo denso, los protones y neutrones pueden unirse formando núcleos más grandes, por ejemplo el deuterón, el núcleo del hidrógeno pesado.
Los físicos de la colaboración ALICE han medido por primera vez cuántos deuterones y antideuterones nacen dentro de los chorros en comparación con las zonas laterales. Para ello seleccionaron eventos con una partícula líder que marcaba la dirección del chorro y observaron qué ocurría en tres zonas: en la dirección del chorro, en la dirección opuesta y transversalmente. Resultó que en los chorros los deuterones aparecen notablemente más a menudo que en el flujo de fondo de partículas. Este efecto es más fuerte que en las colisiones protón-protón ordinarias.
El resultado se comparó con el modelo informático PYTHIA, que describe la producción de partículas en colisiones. El modelo reproduce cualitativamente la formación aumentada de deuterones en los chorros, aunque no en todos los detalles. Esto significa que el mecanismo de unión de protones y neutrones dentro de los chorros es similar a las reacciones nucleares ordinarias, pero en las condiciones extremas de las colisiones funciona de manera diferente.
Estas mediciones ayudan a entender cómo se ensamblan los núcleos a partir de quarks y gluones, desde los más ligeros hasta los más pesados. Esto también es importante para la astrofísica: en los rayos cósmicos también nacen deuterones, y su origen aún no está del todo claro.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2602.22880
This article presents the first measurement of the (anti)deuteron and antiproton transverse-momentum distributions, the deuteron coalescence parameter, and the ratio between the yields of deuteron and proton in and out of jets in p-Pb collisions at $$\sqrt{s_{\rm NN}} = 5.02$$ TeV. Three regions are used to study the jet-correlated production: Toward, Away, and Transverse to the jet axis, which direction is approximated by the leading particle in the event with $$p_{\rm T}^{\rm lead} > 5$$ GeV/$$c$$. The jet contribution is obtained from the Toward region by subtracting the underlying event, which dominates the Transverse region. In p-Pb collisions, an enhancement of the coalescence parameter $$B_{\rm 2}$$ is observed in jets compared to the underlying event. The enhancement is larger than the one observed in a similar analysis already in pp collisions. The results are compared with predictions from PYTHIA 8.314 using the Angantyr model with a deuteron production model based on ordinary nuclear reactions. The model is able to qualitatively reproduce the large enhancement of the coalescence parameter in jets with respect to the out-of-jets one. The results are further compared in detail with similar ones from previous studies for pp collisions at $$\sqrt{s} = 13$$ TeV.
El deuterón es el único núcleo estable formado por dos partículas diferentes: un protón y un neutrón. Todos los demás núcleos de dos partículas (diprotón, dineutrón) se desintegran al instante.