Une foule sort d'un passage étroit. Certains courent en groupe compact dans une direction — cela ressemble aux événements en jet dans les collisions de noyaux. D'autres se dispersent uniformément dans toutes les directions — ce sont les événements isotropes. La forme de la dispersion des particules, que les physiciens appellent la sphéricité transverse, s'est avérée être un outil pratique pour rechercher un phénomène rare.
Dans les collisions de noyaux de plomb à des énergies énormes, un effet magnétique chiral peut apparaître : un champ magnétique extrêmement intense sépare brièvement les charges positives et négatives le long de son axe. Cet effet est prédit par la théorie, mais il est difficile à isoler en raison des processus de fond — le flux collectif ordinaire des particules et les désintégrations de résonances à courte durée de vie (des particules qui se désintègrent rapidement en d'autres). Auparavant, les événements étaient classés selon le vecteur de flux, mais cette méthode souffre d'une dépendance circulaire : le classificateur lui-même est contaminé par le même bruit de fond qu'il est censé supprimer.
Les auteurs de l'étude ont simulé des collisions de noyaux de plomb à une énergie de 5,02 TeV à l'aide du modèle de transport AMPT, en incluant une réalisation réaliste de l'effet magnétique chiral. Ils ont divisé les événements en événements en jet et isotropes selon la valeur de la sphéricité transverse et ont comparé le signal dans ces deux classes. Il s'est avéré que dans les événements isotropes, la contribution de fond du flux elliptique et des désintégrations de résonances est nettement plus faible, et le rapport signal sur bruit est plus élevé. Cela signifie que la sélection des événements isotropes est un moyen plus propre de rechercher l'effet magnétique chiral.
Cette approche complète les méthodes existantes et pourrait aider à confirmer ou infirmer l'existence de l'effet magnétique chiral dans l'expérience. Si l'effet est isolé de manière fiable, cela constituerait une étape importante dans la compréhension des propriétés de la matière ultra-chaude créée dans les collisions de noyaux relativistes.
Le champ magnétique dans les collisions de noyaux de plomb au Grand collisionneur de hadrons peut atteindre $10^{18}$ gauss — un milliard de fois plus fort que celui des aimants les plus puissants sur Terre, mais il n'existe que pendant des fractions de seconde infimes.