Campi magnetici in plasmi ultrarelativistici e il Chiral Magnetic Effect in collisioni tra ioni pesanti

Due to the relativistic deep inelastic scattering between heavy ions, a state of matter is formed. The latter, called quark-gluon plasma, can be interpreted as an ideal relativistic fluid composed of charged particles. The quarks produced influence the evolution of the strong magnetic field, generated by the spectator protons of colliding nuclei. This interaction explains the decrease, slower than in vacuum, of the background magnetic field in the system. In the presence of an excess of particles with a given helicity (right/left handed), the magnetic field can give rise to a separation of opposite charged particles and this phenomenon, known as Chiral Magnetic effect, is currently under study. The evolution of plasma and magnetic field is treated with the aid of relativistic magnetohydrodynamics and under the Bjorken flow hypothesis, in which it can be analytically described.

In seguito alla collisione relativistica, totalmente anelastica, tra ioni pesanti si forma uno stato della materia, detto quark-gluon plasma, che può essere descritto come un fluido relativistico perfetto. I quark prodotti hanno carica elettrica e influenzano l'evoluzione dell'intenso campo magnetico generato dai protoni spettatori dei due nuclei incidenti. Tale interazione spiega la decrescita più lenta, rispetto al vuoto, del campo magnetico presente nel sistema. In presenza di un eccesso di particelle di elicità destrorsa/sinistrorsa, tale campo magnetico può dare origine a una separazione delle particelle di carica elettrica opposta (Chiral Magnetic Effect) e tale fenomeno è attualmente oggetto di ricerca. L'evoluzione della materia prodotta e del campo magnetico viene trattata con l'ausilio della magnetoidrodinamica relativistica e sotto l'ipotesi di Bjorken flow, in cui può essere descritta analiticamente.