Au Grand collisionneur de hadrons, on fait entrer en collision des protons avec des noyaux de plomb. Au moment de l'impact, des centaines de nouvelles particules naissent, et certaines s'échappent en faisceaux étroits — les gerbes. À l'intérieur d'une telle gerbe, comme dans un flux dense, les protons et les neutrons peuvent s'agglutiner pour former des noyaux plus gros, par exemple le deuton — le noyau de l'hydrogène lourd.
Les physiciens de la collaboration ALICE ont mesuré pour la première fois combien de deutons et d'antideutons naissent à l'intérieur des gerbes par rapport aux régions situées à côté. Pour ce faire, ils ont sélectionné des événements avec une particule leader qui définissait la direction de la gerbe, et ont observé ce qui se passait dans trois zones : le long de la gerbe, du côté opposé et transversalement. Il s'est avéré que dans les gerbes, les deutons apparaissent nettement plus souvent que dans le flux de fond des particules. Cet effet est plus fort que dans les collisions proton-proton ordinaires.
Le résultat a été comparé au modèle informatique PYTHIA, qui décrit la production de particules dans les collisions. Le modèle reproduit qualitativement la formation accrue de deutons dans les gerbes, bien que pas dans tous les détails. Cela signifie que le mécanisme d'agglutination des protons et des neutrons dans les gerbes ressemble aux réactions nucléaires ordinaires, mais qu'il fonctionne différemment dans les conditions extrêmes des collisions.
Ces mesures aident à comprendre comment les noyaux — des plus légers aux plus lourds — s'assemblent à partir des quarks et des gluons. C'est aussi important pour l'astrophysique : dans les rayons cosmiques, des deutons sont également produits, et leur origine n'est toujours pas entièrement élucidée.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais 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.
Le deuton est le seul noyau stable composé de deux particules différentes : un proton et un neutron. Tous les autres noyaux à deux particules (diproton, dineutron) se désintègrent instantanément.