En physique des particules, un jet est une pluie de particules collimatées générées par un quark ou un gluon hautement énergétique. Dans une collision plomb-plomb, les jets doivent traverser le plasma de quarks et de gluons, modifier leur énergie, piste et cohérence.

Dans sa thèse, Tomas Snellman a étudié s'il existe des différences dans les caractéristiques des jets entre les collisions proton-proton et proton-plomb. L'objectif était de déterminer si un plasma de quarks et de gluons peut être généré dans une collision proton-plomb, car alors les jets commenceraient à ressembler à des observations faites dans des collisions plomb-plomb.

La matière nucléaire chaude signifie généralement le plasma de quarks et de gluons (QGP). C'est une question si brûlante que les quarks et les gluons ne sont plus confinés aux nucléons, c'est à dire., protons et neutrons, mais se déplacent librement dans le plasma. Pour transformer la matière ordinaire en plasma de quarks et de gluons, il faut des températures d'environ 2000 milliards de Kelvin. Ces températures élevées peuvent être atteintes lors de collisions à haute énergie entre noyaux atomiques en laboratoire, par exemple au Grand collisionneur de hadrons (LHC).

Tomas Snellman étudie les jets de particules dans les collisions entre protons et noyaux de plomb, qui ont été mesurées au CERN dans l'expérience ALICE du LHC.

Un objectif important des mesures effectuées à ALICE était de découvrir si les caractéristiques d'une collision proton-plomb peuvent être expliquées en utilisant uniquement les propriétés de la matière nucléaire froide. La matière nucléaire froide est simplement utilisée pour désigner l'état ordinaire des noyaux atomiques, ce qui est froid selon les normes de la physique des particules.

"Sur le terrain, il a été établi que le plasma de quarks et de gluons est créé dans les collisions plomb-plomb au LHC. La question intéressante est de savoir si cela peut également se produire dans les collisions proton-plomb, " dit Snellman.

À l'échelle de la recherche en physique des particules, les noyaux atomiques sont « grands ». Ainsi, la boule de matière entrant en collision lors d'une collision entre deux noyaux lourds est suffisamment grosse pour se transformer en plasma de quarks et de gluons. D'autre part, un seul proton est si petit, qu'il a été jugé peu probable que QGP soit créé.

"Toutefois, certaines collisions proton-plomb ont montré des indices de la création de QGP. On ne sait toujours pas ce qui se passe réellement dans les collisions proton-plomb."

« Dans mes recherches, J'ai étudié si les jets de la collision moyenne proton-plomb ou d'une collision exceptionnellement active différaient des jets observés dans les collisions proton-proton. Des changements dans les collisions actives pourraient fournir une preuve claire de la création de QGP. Cependant, dans les capacités expérimentales actuelles, aucune preuve n'a pu être trouvée, " explique Snellman.

"Ainsi, la question du QGP dans la collision proton-plomb reste ouverte. Certaines mesures soutiennent la création de QGP, mais surtout des mesures basées sur des jets de particules, comme cette thèse, voir aucun signe. Comme la gouttelette QGP potentielle serait petite dans les collisions proton-plomb, les signaux seraient faibles. Ceci explique une partie de l'écart, mais pas tout. Une solution nécessiterait une meilleure compréhension théorique des phénomènes sous-jacents, mais aussi du côté expérimental nous avons besoin d'un meilleur contrôle des biais affectant nos mesures afin que même un signal faible puisse être détecté, " conclut Snellman.