在大型强子对撞机(LHC)中，质子和铅束的运动速度接近光速。它们携带着一个强大的电磁场，当光束通过加速器时，电磁场就像光子的通量一样。当大型强子对撞机的两束光束彼此靠近而不相撞时，其中一束可能会发射出一个能量非常高的光子，撞击另一束。这可能导致光子-原子核，光子-质子，甚至光子-光子碰撞。
ALICE合作研究这些碰撞来研究质子和原子核的内部结构，最近在LHCP 2023会议上发布了关于这个主题的新结果。
光子是研究原子核内部的理想工具。通常，当光子与原子核碰撞时，两个胶子(强相互作用的力载体)会被交换，从而产生夸克-反夸克对。研究人员进一步区分了两种不同类型的碰撞:当光子与整个原子核相互作用时(相干碰撞)，当光子与原子核内的单个核子相互作用时(非相干碰撞)。
在原子核内部，科学家们寻找大量的胶子，这表明胶子密度很高。理论模型表明，当原子核接近光速时，原子核内部的胶子密度会增加。
如果密度增加到一定程度，原子核就会被胶子物质饱和，这意味着原子核中的胶子数量不能再增加了。直接探测胶子饱和物质是强相互作用领域的主要突出挑战之一，观察它可以进一步了解质子和原子核的内部结构。
如果在光子-核碰撞中产生粲夸克-反夸克对，这被称为J/ψ介子产生。为了寻找胶子饱和效应，科学家研究相干J/ψ产生如何随光子能量变化。随着光子能量的增加，探测原子核内的胶子物质变得越来越容易。新的ALICE利用LHC第2次运行数据得到的J/ψ产生的结果覆盖了比第1次运行测量的更大的动量范围，并且符合胶子饱和模型的预期。
非相干碰撞为研究质子内部结构中量子涨落的几何构型提供了机会。ALICE的合作是通过研究传递给J/ψ介子的动量分布来实现这一点的。在一项新的研究中，这项合作已经能够证明，只有当饱和胶子物质区域(称为胶子热点)被引入模型时，这种动量转移才能被描述。
ALICE合作将继续在LHC运行3和4中研究这些现象，在那里，更大数据样本的高精度测量将提供更强大的工具，以更好地理解饱和和胶子热点的作用。
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希望本篇文章《最新ALICE研究揭示了大型强子对撞机中胶子物质的特性》能对你有所帮助！
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