experimento ALICE

El equipo de operaciones del LHC en el CERN registró por primera vez colisiones de iones de plomo el 7 de noviembre de 2010 a las 00:30 CET. ^{[ 18 ]}

Las primeras colisiones de iones de plomo detectadas en el centro de los detectores ALICE, ATLAS y CMS tuvieron lugar menos de 72 horas después de que el LHC finalizara su primera ejecución con protones y pasara a acelerar haces de iones de plomo. Cada núcleo de plomo contiene 82 protones, y el LHC acelera el núcleo con una energía de 3,5 TeV por protón, lo que resulta en una energía de 287 TeV por haz o una energía de colisión total de 574 TeV.

En cada colisión se emiten hasta 3000 partículas cargadas, representadas en los diagramas como líneas que irradian desde el punto de colisión. Los colores de las líneas indican la cantidad de energía que cada partícula transportó tras la colisión.

En 2013, el LHC colisionó protones con iones de plomo como parte del experimento ALICE. ^{[ 19 ]} El experimento se llevó a cabo acelerando haces de protones e iones de plomo en direcciones opuestas, antes de colisionarlos cuando los haces alcanzaron la energía máxima del LHC. ^{[ 20 ]} Dado que los iones de plomo son más pesados ​​que los protones, entraron en el acelerador con velocidades diferentes y se aceleraron de forma independiente antes de colisionar. Esta fue la primera colisión exitosa de iones de plomo con protones. ^{[ 21 ]}

Los experimentos de colisiones plomo-protón en el LHC duraron un mes, y los datos ayudaron a los físicos de ALICE a diferenciar los efectos del plasma de quarks y gluones de los efectos derivados de la materia nuclear fría. Las colisiones plomo-plomo forman un plasma de quarks y gluones, mientras que las colisiones plomo-protón no. Al estudiar los efectos de las colisiones plomo-protón, los físicos pueden determinar qué efectos provienen del plasma de quarks y gluones formado por dichas colisiones y cuáles provienen de las colisiones mismas, lo que permite un estudio más preciso del plasma de quarks y gluones. ^{[ 22 ]}

Un conjunto de detectores cilíndricos de barril que rodean el punto de interacción nominal se utiliza para rastrear todas las partículas que salen del medio caliente y denso. El Sistema de Seguimiento Interno (ITS), la Cámara de Proyección Temporal (TPC) y el Detector de Radiación de Transición (TRD) miden en muchos puntos el paso de cada partícula cargada y proporcionan información precisa sobre la trayectoria de la partícula. Los detectores de seguimiento de barril ALICE están integrados en un campo magnético deUn campo magnético de 0,5 T  deforma las trayectorias de las partículas. Este campo es producido por un solenoide magnético. A partir de la curvatura de las trayectorias, se puede derivar su momento. El ITS permite identificar partículas generadas por la desintegración de otras partículas de larga vida (aquellas capaces de recorrer aproximadamente 0,1  mm antes de desintegrarse). Esto es posible porque se observa que no se originan en el punto donde tuvo lugar la interacción (el " vértice " del evento), sino en un punto situado a una distancia de tan solo una décima de milímetro. Esto posibilita la medición, por ejemplo, de quarks bottom, que se desintegran en un mesón B de vida relativamente larga mediante cortes topológicos.

Sistema de seguimiento interno

Las partículas pesadas de corta duración recorren una distancia muy pequeña antes de desintegrarse. El Sistema de Seguimiento Interno tiene como objetivo identificar estas desintegraciones midiendo la ubicación donde ocurren con una precisión de una décima de milímetro. ^{[ 25 ]}

ITS1 (Ejecuciones 1 y 2, 2013-2018)

El primer Sistema de Seguimiento Interno (ITS1) constaba de seis capas cilíndricas de detectores de silicio . Estas capas rodeaban el punto de colisión y medían las propiedades de las partículas que emergían de las colisiones, determinando su posición de paso con una precisión de fracciones de milímetro. ^{[ 26 ]} Con la ayuda del ITS, se pueden identificar partículas que contienen quarks encanto y fondo pesados ​​reconstruyendo las coordenadas en las que se desintegran.

El ITS1 constaba de seis capas, que se enumeran aquí desde el punto de interacción hacia afuera:

• 2 capas de detector de píxeles de silicio ,
• 2 capas de detector de deriva de silicio ,
• Detector de tiras de silicio de 2 capas.

El ITS1 se instaló en el centro del experimento en marzo de 2007, tras una larga fase de investigación y desarrollo. Con casi 5 m² ^de detectores de tiras de silicio de doble cara y más de 1 m² ^de detectores de deriva de silicio, era el sistema más grande que utilizaba ambos tipos de detectores de silicio.

ITS2 (Ejecución 3, 2021-presente)

El ITS1 fue reemplazado durante el segundo cierre prolongado del LHC (2018-2021) por un nuevo detector monolítico de 7 capas basado en un sensor de píxeles activos con el objetivo de mejorar varios parámetros: la determinación del parámetro de impacto en el vértice primario, la eficiencia de seguimiento a bajo momento transversal y las capacidades de velocidad de lectura. ^{[ 27 ]}

Se esperaba que el ITS mejorado permitiera estudiar la termalización de quarks pesados ​​en el medio mediante la medición de bariones pesados ​​con sabor a encanto y belleza , y que, por primera vez, estas mediciones se realizaran con un momento transversal muy bajo. También se esperaba que proporcionara una mejor comprensión de la dependencia de la pérdida de energía en el medio con respecto a la masa del quark, y que ofreciera una capacidad única para medir los quarks belleza, mejorando además la reconstrucción del vértice de desintegración de belleza. Finalmente, se esperaba que el ITS mejorado permitiera caracterizar la radiación térmica proveniente del plasma de quarks y gluones, así como la modificación en el medio de las funciones espectrales hadrónicas en relación con la restauración de la simetría quiral .

Cámara de proyección temporal

La cámara de proyección de tiempo (TPC) de ALICE es un gran espacio lleno de gas como medio de detección y es el principal dispositivo de seguimiento de partículas en ALICE. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

La forma en que las partículas cargadas rápidas ionizan la materia que atraviesan puede utilizarse para identificarlas. Las partículas cargadas que cruzan el gas del TPC ionizan los átomos de gas a lo largo de su trayectoria, liberando electrones que se desplazan hacia las placas terminales del detector. La fórmula de Bethe describe cómo estas partículas pierden energía.

Los contadores proporcionales multihilo o de estado sólido se utilizan como medios de detección, ya que proporcionan señales con amplitudes de pulso proporcionales a la intensidad de ionización. Un efecto de avalancha en las proximidades de los hilos del ánodo, dispuestos en las cámaras de lectura, proporciona la amplificación de señal necesaria. Los iones positivos generados en la avalancha inducen una señal de corriente positiva en el plano de las almohadillas. La lectura se realiza mediante las almohadillas 557,568, ubicadas en las placas terminales, que forman el plano del cátodo de las cámaras proporcionales multihilo. Esto proporciona la distancia radial y el azimut del haz. La última coordenada necesaria para localizar el ion, la distancia en la dirección del haz, viene dada por el tiempo de deriva. Dado que las mediciones pueden variar considerablemente, se toman muchas precauciones para lograr una resolución óptima.

Casi la totalidad del volumen del TPC es sensible a las partículas cargadas que lo atraviesan. El TPC es ideal para entornos como las colisiones de iones pesados, donde el número de partículas a rastrear puede ser de miles. El TPC de ALICE muestrea la intensidad de ionización de todas las trayectorias de partículas hasta 159 veces. Esto le permite tener una resolución de medición de ionización de tan solo el 5 %.

Detector de radiación de transición

Los electrones y positrones se pueden distinguir de otras partículas cargadas mediante la detección de la radiación de transición , es decir, los rayos X emitidos cuando las partículas atraviesan muchas capas de materiales delgados. Esto permite identificar electrones y positrones mediante un detector de radiación de transición (TRD). ^{[ 30 ]} Para desarrollar el TRD para ALICE, se probaron muchos prototipos de detectores, utilizando haces mixtos de piones y electrones.

ALICE también tiene como objetivo determinar la identidad de cada partícula que detecta. Esto se logra determinando su masa y carga. La masa no se puede medir directamente, pero se puede determinar a partir del momento y la velocidad, ambos medibles. La velocidad se puede determinar mediante cuatro métodos basados ​​en el tiempo de vuelo, la ionización, la radiación de transición y la radiación Cherenkov . ALICE suele combinar estos métodos al realizar mediciones. El momento, así como si la carga es positiva o negativa, se pueden determinar observando cómo se curva la trayectoria de la partícula en un campo magnético.

Además de la información proporcionada por ITS y TPC, se necesitan detectores más especializados: el TOF mide el tiempo que tarda cada partícula en viajar desde el vértice hasta alcanzarlo, lo que permite determinar su velocidad. Esta medición tiene una precisión inferior a 10 nanosegundos. El detector de identificación de partículas de alto momento (HMPID) mide los débiles patrones de luz generados por partículas rápidas, y el detector de radiación transitoria (TRD) mide la radiación que emiten las partículas muy rápidas al atravesar diferentes materiales, lo que permite identificar electrones. Los muones se miden aprovechando que penetran la materia con mayor facilidad que la mayoría de las demás partículas. En la región frontal, un absorbedor muy grueso y complejo detiene todas las demás partículas, y los muones se miden mediante un conjunto de detectores específicos llamado espectrómetro de muones.

Detector de identificación de partículas de alto momento

El detector de identificación de partículas de alto momento (HMPID) es un detector Cherenkov de imágenes en anillo (RICH) que se utiliza para determinar la velocidad de las partículas más allá del rango de momento disponible a través de la pérdida de energía (en ITS y TPC, momentos superiores a 600  MeV) y a través de mediciones de tiempo de vuelo (en TOF, momentos superiores a 1,2–1,4  GeV).

La radiación Cherenkov consiste en fotones producidos por partículas cargadas que se mueven a una velocidad superior a la de la luz en un material. El ángulo de emisión de estos fotones (con respecto al movimiento de la partícula) depende de su velocidad. Los detectores Cherenkov detectan esta radiación y constan de dos partes: un material en el que se emite la radiación y un detector de fotones. Los detectores RICH (Ring Imaging Cherenkov) detectan la imagen en forma de anillo que se produce, lo que les permite medir el ángulo de emisión de los fotones y, por lo tanto, la velocidad de la partícula que los generó. Esto permite determinar la masa de la partícula cargada.

En un medio denso con un índice de refracción elevado, basta con una fina capa de radiación —de apenas unos centímetros— para emitir una cantidad suficiente de fotones Cherenkov. El detector de fotones se sitúa a cierta distancia detrás de la capa de radiación (normalmente unos 10  cm), lo que permite que el cono de luz Cherenkov se expanda y forme la característica imagen en forma de anillo. En el experimento ALICE se ha instalado un detector RICH de este tipo con enfoque por proximidad.

El rango de momento del detector ALICE HMPID alcanza hasta 3  GeV para la discriminación de piones/ kaones y hasta 5  GeV para la discriminación de kaones/ protones . Es el detector RICH de yoduro de cesio más grande del mundo , con un área activa de 11 ^m²  . Un prototipo fue probado con éxito en el CERN en 1997 y actualmente recopila datos en el Colisionador Relativista de Iones Pesados ​​del Laboratorio Nacional de Brookhaven en Estados Unidos.

Los calorímetros miden la energía de las partículas y determinan si experimentan interacciones electromagnéticas o hadrónicas . La identificación de partículas en un calorímetro es una medición destructiva. Todas las partículas, excepto los muones y los neutrinos, depositan toda su energía en el sistema del calorímetro mediante la formación de cascadas electromagnéticas o hadrónicas. Los fotones, electrones y positrones depositan toda su energía en el calorímetro electromagnético. Sus cascadas son indistinguibles, pero un fotón puede identificarse por la ausencia de una traza en el sistema de seguimiento asociado a la cascada.

Los fotones (partículas de luz), como los emitidos por un objeto caliente, proporcionan información sobre la temperatura del sistema. Para medirlos, se requieren detectores especiales. Los cristales del espectrómetro de fotones (PHOS), tan densos como el plomo y tan transparentes como el vidrio, miden los fotones con una precisión excepcional en una región limitada. En cambio, el detector de multiplicidad de fotones (PMD) y el calorímetro electromagnético (EMCal) cubren un área mucho mayor. El EMCal también detecta grupos de partículas muy próximas entre sí, denominadas "chorros", que conservan información sobre las primeras etapas del evento.

Espectrómetro de fotones

PHOS es un calorímetro electromagnético de alta resolución instalado en ALICE ^{[ 35 ]} para estudiar la fase inicial de la colisión midiendo los fotones que provienen directamente de la misma. Está hecho de cristales de tungstato de plomo ^{[ 36 ]} , similares a los utilizados por CMS, y se lee mediante fotodiodos de avalancha.

Cuando fotones de alta energía inciden sobre el tungstato de plomo, lo hacen brillar o centellear, y este brillo puede medirse. El tungstato de plomo es extremadamente denso (más denso que el hierro), lo que impide la entrada de la mayoría de los fotones. Los cristales se mantienen a una temperatura de 248 K, lo que ayuda a aumentar la resolución energética al disminuir el ruido y a optimizar la respuesta para bajas energías.

Detector de multiplicidad hacia adelante

El detector de multiplicidad frontal (FMD) extiende la cobertura para la multiplicidad de partículas cargadas hacia las regiones frontales, lo que le da a ALICE la cobertura más amplia de los 4 experimentos del LHC para estas mediciones. ^{[ 39 ]}

El FMD consta de 5 discos de silicio de gran tamaño, cada uno con 10 240 canales detectores individuales. Se utiliza para medir las partículas cargadas emitidas en ángulos pequeños con respecto al haz. El FMD proporciona una medición independiente de la posición de las colisiones en el plano vertical, que puede utilizarse junto con las mediciones del detector de barril para investigar flujos, chorros, etc.

Espectrómetro de muones

Los muones pueden identificarse gracias a que son la única partícula cargada penetrante . Esto se debe a que los muones con un momento menor a varios cientos de GeV/c no producen cascadas electromagnéticas y, al ser leptones, no interactúan mediante la fuerza fuerte con los núcleos atómicos que atraviesan o cerca de los cuales pasan. Esto permite identificar los muones simplemente colocando detectores de muones detrás de calorímetros o absorbentes gruesos. De este modo, los muones son la única partícula cargada capaz de alcanzar estos detectores.

El espectrómetro de muones se encuentra en la región frontal de ALICE. Incluye una pared de hierro de 1,2 m de espesor que actúa como filtro de muones, así como un absorbedor complejo. Un conjunto de detectores específicos mide con precisión los candidatos a muones que atraviesan los absorbedores.

Para que ALICE sea necesario determinar la intensidad de las colisiones de partículas, se miden los restos de los núcleos que colisionan en detectores de materiales de alta densidad, ubicados a unos 110 metros a cada lado de ALICE (los calorímetros de cero grados). Además, se mide con los detectores FMD, V0 y T0 el número de partículas producidas en la colisión y su distribución espacial. El detector T0 también mide con alta precisión el momento en que ocurre el evento.

calorímetro de cero grados

Los calorímetros de grado cero (ZDC) son calorímetros que detectan la energía de los nucleones espectadores para determinar la región de solapamiento de los dos núcleos en colisión. Están compuestos por cuatro calorímetros: dos para detectar protones (ZP) y dos para detectar neutrones (ZN). Se ubican a 115 metros del punto de interacción a ambos lados, siguiendo la trayectoria del haz. El ZN se sitúa a cero grados con respecto al eje del haz del LHC, entre los dos tubos de haz. Por eso se denominan calorímetros de grado cero. El ZP se ubica externamente al tubo de haz de salida. Los protones espectadores se separan de los haces de iones mediante el imán dipolar D1.

Los ZDC son "calorímetros de espagueti", formados por una pila de placas metálicas pesadas ranuradas para alojar una matriz de fibras de cuarzo. Su principio de funcionamiento se basa en la detección de la luz Cherenkov producida por las partículas cargadas generadas en las fibras como resultado de una lluvia de partículas .

Detector T0

El detector T0 de ALICE funciona como detector de inicio, disparo y luminosidad. El tiempo de interacción preciso (inicio) sirve como señal de referencia para el detector de tiempo de vuelo (Time-of-Flight), que se utiliza para la identificación de partículas. T0 proporciona cinco señales de disparo diferentes al procesador central de disparo. La más importante es el vértice T0, que proporciona una confirmación rápida y precisa de la ubicación del punto de interacción principal a lo largo del eje del haz dentro de los límites establecidos. El detector también se utiliza para la monitorización en línea de la luminosidad, proporcionando información rápida al equipo del acelerador.

El detector T0 consta de dos conjuntos de contadores Cherenkov (T0-C y T0-A) situados en lados opuestos del punto de interacción (PI). Cada conjunto tiene 12 contadores cilíndricos, equipados con un radiador de cuarzo y un tubo fotomultiplicador.

La caverna ALICE ofrece un lugar ideal para la detección de muones atmosféricos de alta energía provenientes de lluvias de rayos cósmicos. El detector de rayos cósmicos ALICE (ACORDE) detecta estas lluvias al detectar la llegada de muones a la parte superior del imán ALICE.

El disparador de rayos cósmicos de ALICE está compuesto por 60 módulos centelleadores distribuidos en las tres caras superiores del yugo magnético de ALICE. El conjunto puede configurarse para activarse con eventos de uno o varios muones, desde coincidencias dobles hasta la activación de todo el conjunto, si se desea. La alta luminosidad de ACORDE permite registrar eventos cósmicos con un número muy elevado de trayectorias de muones paralelas, los llamados haces de muones.

Gracias a ACORDE, el experimento ALICE ha podido detectar haces de muones con la mayor multiplicidad jamás registrada, así como medir indirectamente rayos cósmicos primarios de muy alta energía.

Las colisiones nucleares descentradas, con un parámetro de impacto finito , crean una bola de fuego muy asimétrica con forma de almendra. Sin embargo, los experimentos no pueden medir las dimensiones espaciales de la interacción (excepto en casos especiales, por ejemplo, en la producción de piones). ^{[ 43 ]} En cambio, miden las distribuciones de momento de las partículas emitidas. Una correlación entre la distribución de momento azimutal medida de las partículas emitidas por la bola de fuego en descomposición y la asimetría espacial inicial solo puede surgir de múltiples interacciones entre los constituyentes de la materia creada; es decir, la distribución proporciona información sobre cómo fluye la materia, lo cual está relacionado con su ecuación de estado y sus propiedades de transporte termodinámico. ^{[ 44 ]}

La distribución azimutal medida de partículas en el espacio de momentos se puede descomponer en coeficientes de Fourier . El segundo coeficiente de Fourier, denominado flujo elíptico, es particularmente sensible a la fricción interna o viscosidad del fluido, o más precisamente, a η/s, la relación entre la viscosidad de corte (η) y la entropía (s) del sistema. Para un líquido poco viscoso como el agua, la relación η/s es pequeña. Un líquido viscoso, como la miel, presenta valores elevados de η/s.

En las colisiones de iones pesados ​​en el LHC, la colaboración ALICE descubrió que la materia caliente creada en la colisión se comporta como un fluido con poca fricción, con η/s cercano a su límite inferior, es decir, una viscosidad casi nula.

En agosto de 2012, los científicos de ALICE anunciaron que sus experimentos produjeron plasma de quarks y gluones con temperaturas de alrededor de 5,5 billones de kelvin (470 MeV ), la temperatura más alta alcanzada hasta la fecha en cualquier experimento físico. ^{[ 45 ]} Esta temperatura es aproximadamente un 38 % superior al récord anterior de unos 4 billones de kelvin (340 MeV), alcanzado en los experimentos de 2010 en el Laboratorio Nacional de Brookhaven . ^{[ 46 ]}  

Los resultados de ALICE se anunciaron en la conferencia Quark Matter 2012, celebrada el 13 de agosto en Washington, DC. El plasma de quarks y gluones producido por estos experimentos se aproxima a las condiciones del universo que existían microsegundos después del Big Bang , antes de que la materia se uniera para formar átomos . ^{[ 47 ]}

Un proceso fundamental en la cromodinámica cuántica (QCD) es la pérdida de energía de un partón rápido en un medio compuesto por cargas de color. Este fenómeno, denominado "apagado de chorros", resulta especialmente útil en el estudio del plasma de quarks y gluones (QGP), aprovechando los chorros naturales producidos por la dispersión dura de quarks y gluones de los núcleos incidentes. Un partón de alta energía (una carga de color) explora el medio coloreado de forma similar a como un rayo X explora la materia ordinaria. La producción de estas sondas partónicas en colisiones hadrónicas se comprende bien dentro de la QCD perturbativa . La teoría también muestra que un partón que atraviesa el medio pierde una fracción de su energía al emitir numerosos gluones de baja energía. La cantidad de energía radiada es proporcional a la densidad del medio y al cuadrado de la longitud del camino recorrido por el partón en dicho medio. La teoría predice además que la pérdida de energía depende del sabor del partón.

El apagamiento de chorros se observó por primera vez en RHIC midiendo las tasas de rendimiento de hadrones con alto momento transversal. Estas partículas se producen mediante la fragmentación de partones energéticos. Se encontró que los rendimientos de estas partículas de alto momento transversal en colisiones núcleo-núcleo centrales, a partir de mediciones en reacciones protón-protón, eran un factor de cinco menor de lo esperado. ALICE ha publicado recientemente mediciones de partículas cargadas en colisiones centrales de iones pesados ​​en el LHC. Al igual que en RHIC, la producción de hadrones de alto momento transversal en el LHC es significativamente menor de lo esperado. Sin embargo, las observaciones en el LHC muestran características cualitativamente nuevas. La observación de ALICE es consistente con los informes de las colaboraciones ATLAS y CMS sobre evidencia directa de pérdida de energía de partones dentro de colisiones de iones pesados. Estos informes se basan en chorros de partículas reconstruidos completamente, asociados con dispersiones de partones duros. ^{[ 48 ]} Los dos últimos experimentos han mostrado un fuerte desequilibrio de energía entre el chorro y su compañero de retroceso. ^{[ 49 ]} Se cree que este desequilibrio surge porque uno de los chorros atravesó la materia caliente y densa, transfiriendo una fracción sustancial de su energía al medio de una manera que no se recupera mediante la reconstrucción de los chorros.

Los quarkonios son estados ligados de quarks de sabor pesado (encanto o fondo) y sus antiquarks. Se han estudiado extensamente dos tipos de quarkonios: los charmonianos, que consisten en un quark encanto y un anti-encanto, y los bottomonianos, formados por un quark fondo y un anti-fondo. En presencia del plasma de quarks y gluones (QGP), donde existen muchas cargas de color libres, los quarks encanto y anti-encanto ya no pueden "verse" entre sí y, por lo tanto, no pueden formar estados ligados. La "fusión" de los quarkonios en el QGP se manifiesta en la supresión de los rendimientos de quarkonio en comparación con las tasas de producción sin la presencia del QGP. La búsqueda de la supresión de quarkonios como una señal del QGP comenzó hace 25 años. Los primeros resultados de ALICE para hadrones encanto en colisiones Pb-Pb a una energía en el centro de masa de 2,76 TeV indican una fuerte pérdida de energía en el medio para los quarks encanto y extraño. Esto es un indicio de la formación del medio caliente del QGP. ^{[ 50 ]}

A medida que aumenta la temperatura, también lo hace el apantallamiento de color , lo que resulta en una mayor supresión de los estados de quarkonio, ya que es más difícil para los pares encanto-antiencanto o fondo-antifondo formar nuevos estados ligados. A temperaturas muy altas, no se espera que sobreviva ningún estado de quarkonio; se funden en el QGP. Por lo tanto, la supresión secuencial del quarkonio se considera un termómetro del QGP, ya que los estados con diferentes masas tienen diferentes tamaños y se espera que se apantallan y disocien a diferentes temperaturas. Sin embargo, a medida que aumenta la energía de colisión, también lo hace el número de quarks encanto-antiencanto que pueden formar estados ligados, y puede aparecer un mecanismo de equilibrio de recombinación de quarkonios a energías más altas.

Los resultados de la primera fase de ALICE difieren de las observaciones a energías más bajas. Si bien se observa una supresión similar a energías del LHC para colisiones periféricas, con colisiones cada vez más frontales —cuantificadas por el creciente número de nucleones en los núcleos de plomo que participan en la interacción— la supresión deja de aumentar. Por lo tanto, a pesar de las temperaturas más altas alcanzadas en las colisiones nucleares del LHC, el experimento ALICE detecta más mesones J/ψ en colisiones Pb-Pb que en colisiones p-p. Es probable que este efecto esté relacionado con un proceso de regeneración que ocurre en el límite de temperatura entre el plasma de quarks y gluones (QGP) y un gas caliente de hadrones.

La supresión de los estados de charmonio también se observó en colisiones protón-plomo en el LHC, donde no se forma plasma de quarks y gluones. Esto sugiere que la supresión observada en las colisiones protón-núcleo se debe a efectos de materia nuclear fría. Actualmente, se dispone de una gran cantidad de datos del RHIC y el LHC sobre la supresión de charmonio y bottomonio, y ALICE se utiliza para intentar distinguir entre los efectos debidos a la formación del plasma de quarks y gluones y los efectos de materia nuclear fría.

En mayo de 2025, el equipo del experimento ALICE en el Gran Colisionador de Hadrones anunció que se produjeron casi 260 mil millones de núcleos de oro-203 (una cantidad muy pequeña que masa alrededor de 90 picogramos) a partir de intercambios de fotones inducidos en colisiones cercanas deliberadas de núcleos de plomo-208 durante tres ejecuciones del experimento a finales de la década de 2010. ^{[ 51 ]}

La principal actividad de actualización realizada en ALICE durante la parada prolongada 1 del LHC ^{[ 52 ]} fue la instalación del calorímetro de dijet (DCAL), una extensión del sistema EMCAL preexistente que añadió 60° de aceptación azimutal opuesta a los 120° de aceptación preexistentes del EMCAL. Este nuevo subdetector se instalaría en la parte inferior del imán solenoide, que previamente albergaba tres módulos del espectrómetro de fotones (PHOS). Además, se instalaría un sistema de rieles y una cuna completamente nuevos para soportar los tres módulos PHOS y los ocho módulos DCAL, que en conjunto pesan más de 100 toneladas. La instalación de cinco módulos del TRD completaría este complejo sistema de detectores, que consta de 18 unidades.

Además de estas actividades principales relacionadas con los detectores, los 18 subdetectores de ALICE iban a sufrir mejoras importantes durante la fase LS1, mientras se sustituían los ordenadores y los discos de los sistemas en línea, seguidas de actualizaciones de los sistemas operativos y del software en línea.

Todos estos esfuerzos tenían como objetivo garantizar que ALICE estuviera en buenas condiciones para el período de funcionamiento de tres años del LHC posterior a LS1, con colisiones de iones pesados ​​a la energía máxima del LHC de 5,5 TeV/nucleón a luminosidades superiores a 1027  Hz/cm ² .

La colaboración ALICE planeó una importante actualización durante el segundo período de parada prolongada (LS2), programado para 2018. En ese momento, se reemplazaría todo el detector de silicio por un sistema de detector de píxeles monolítico construido con chips ALPIDE; la cámara de proyección temporal se actualizaría con detectores de multiplicador de electrones gaseosos (GEM) para lectura continua y el uso de nueva microelectrónica; y todos los demás subdetectores y los sistemas en línea se prepararían para un aumento de 100 veces en la cantidad de eventos grabados en cinta.