La communauté américaine de physique nucléaire se prépare à construire le collisionneur électron-ion (EIC), une installation phare destinée à sonder les propriétés de la matière et la puissante force nucléaire qui maintient la matière ensemble. L'EIC permettra aux scientifiques d'étudier comment les nucléons (protons et neutrons) naissent des interactions complexes des quarks et des gluons.

Un projet dirigé par des chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory a démontré une sonde importante pour étudier la saturation en gluons du futur EIC. La saturation des gluons est un phénomène aux énergies les plus élevées à l'intérieur des noyaux, lorsque la production de gluons et leur recombinaison s'équilibrent, entraînant une densité de gluons qui ne dépend plus de l'énergie de collision.

Le projet a montré que la corrélation énergie-énergie des nucléons (NEEC) fournit une prédiction distinctive de la théorie qui code la saturation des gluons à haute densité. Ainsi, les mesures NEEC offriront une excellente opportunité de déterminer le début du phénomène de saturation des gluons lors des collisions électron-noyau à l'EIC.

Le projet a donné lieu à deux études, dont une publiée dans Physical Review Letters. et l'autre dans Physical Review D .

La sonde NEEC présente un avantage par rapport aux autres processus standards à haute énergie car elle est entièrement inclusive. Cela rend l'observable propre à la fois théoriquement et expérimentalement.

Les chercheurs ont également montré que les gluons polarisés linéairement, confinés à l'intérieur du nucléon non polarisé, peuvent être analysés grâce à une corrélation d'énergie supplémentaire. L'interférence des gluons tournant en sens inverse se traduit par une asymétrie des taux de comptage observée dans le détecteur. Cela fournit une signature exquise des gluons polarisés linéairement et un aperçu de la tomographie des nucléons associée.

Cela conduira à une approche globale pour étudier le comportement universel de la saturation en gluons. Il complétera également l'étude d'autres procédés à haute énergie au futur EIC.