Le collisioni dei nuclei di piombo nell'LHC formano il caldo, mezzo denso noto come plasma di quark-gluoni (QGP). Sperimentalmente, il QGP è caratterizzato dal flusso collettivo di quark e gluoni emergenti. Si frammentano in "getti" di particelle altamente collimati che a loro volta perdono energia attraverso un fenomeno noto come jet quenching. Lo studio di questo effetto può migliorare la comprensione della cromodinamica quantistica, la teoria dell'interazione nucleare forte che governa il comportamento del QGP.

Nell'esperimento ATLAS al CERN, l'estinzione a getto è stata misurata utilizzando una varietà di tecniche. In un metodo, i tassi di produzione totale di grandi getti di momento trasversale sono sostanzialmente soppressi nelle collisioni piombo-piombo "centrali" (quelle in cui i nuclei di piombo in collisione hanno una grande sovrapposizione e creano una regione estesa di QGP). L'estinzione del getto è stata osservata anche in singoli eventi, come quando l'equilibrio del momento atteso tra coppie di getti risulta distorto dalla presenza del mezzo QGP.

Gli eventi in cui viene prodotto un getto di fronte a un fotone ad alto impulso sono particolarmente utili poiché il fotone non interagisce in modo apprezzabile con i quark e i gluoni che compongono il mezzo. La frazione della quantità di moto del fotone trasportata dal getto di bilanciamento nelle collisioni piombo-piombo è stata misurata da ATLAS, ed è risultato essere fortemente spostato a valori più bassi, riflettendo l'attenuazione della quantità di moto totale del getto mentre passa attraverso il mezzo.

Oltre a spegnere la quantità di moto complessiva del getto, il mezzo può anche distorcere il modo in cui il momento residuo viene distribuito tra gli adroni nel getto. Queste cosiddette "funzioni di frammentazione" sono state misurate per la prima volta da ATLAS per getti opposti a un fotone in collisioni protone-protone e piombo-piombo.

È più probabile che gli eventi fotone+jet derivino dallo scattering Compton di un gluone in uno dei fasci di un quark nell'altro fascio, il che significa che il getto opposto al fotone è stato molto probabilmente avviato da un quark frammentato. Al contrario, getti con un impulso simile ma senza un fotone associato hanno maggiori probabilità di provenire da gluoni frammentati. La Figura 2 confronta queste diverse funzioni di frammentazione nelle collisioni protone-protone, mostrato qui in funzione del momento trasversale degli adroni all'interno di un getto. I getti iniziati principalmente da un quark hanno uno schema di frammentazione che è più probabile che crei frammenti più energetici di quello dei getti a maggioranza gluonica, come previsto da studi precedenti sui getti di quark e gluoni.

Nelle collisioni piombo-piombo periferiche (dove i nuclei hanno una modesta sovrapposizione e creano una regione QGP di dimensioni moderate), la funzione di frammentazione per i getti di bilanciamento dei fotoni risulta essere significativamente modificata rispetto a quella nelle collisioni protone-protone, riflettendo gli effetti del mezzo distorsivo. Negli eventi di collisione centrale piombo-piombo, queste modifiche risultano essere ancora più grandi. Questo è mostrato in Figura 3, che confronta il rapporto tra la funzione di frammentazione negli eventi piombo-elettrocateteri centrali e periferici, per entrambi i tipi di getto. Questi risultati suggeriscono che mentre i jet viaggiano attraverso una regione QGP più grande e più calda, la loro struttura interna è sistematicamente ulteriormente modificata.

intrigante, gli studi della funzione di frammentazione per getti inclusivi osservano un comportamento diverso, ovvero che oltre una certa dimensione QGP, i getti emergenti non continuano ad essere modificati. Poiché questa caratteristica inaspettata dei dati può derivare da una serie di fattori, studi più dettagliati con le statistiche fotone+getto più elevate previste nella raccolta dati piombo-piombo del 2018 saranno utili per rivelare l'origine di questo effetto.