Nauji užuominos apie kvarkio gliuono plazmą protonų susidūrimuose • Igoris Ivanovas • Mokslinės naujienos apie "Elementus" • ALICE detektorius, Hadrono savybės

Atsiranda naujų užuominų apie kvartalo gliuono plazmą protonų susidūrimų metu.

Santykis su baryonais lyginant su protonais (vertikaliai), didėjant susidūrimų daugybei (horizontaliai). Tvirti simboliai – nauji protonų-protonų susidūrimų rezultatai, tušti ženklai – protonų-branduolinių susidūrimų duomenys. Diagrama iš aliceinfo.cern.ch

Kvarc-gliuzinė plazma yra ypatinga branduolinės medžiagos būklė, kai tankis ir temperatūra yra aukšti. Jame atskiri protonai ir neutronai, atrodo, išsiskiria vienas kitam, o sudedamosios kvoros pradeda laisvai vaikščioti. Pirmojo momento po Didžiojo sprogimo kvarco gliuono plazma užpildė karštą Visatą. Dabar, stengdamiesi susidoroti su jo savybėmis, fizikai keliems oktotsekundiams sukuria mažiausius tokios medžiagos būsenos lašus, susidūrusius su sunkiaisiais branduoliais, ir analizuoja daleles, atsiradusias plėsdami ir aušinant. Kvarc-gliuono plazmos tyrimas yra vienas iš pagrindinių Didžiojo Hadrono Collider'io mokslinės programos punktų, o vienas iš detektorių, ALICE, buvo specialiai sukurtas šiai užduočiai.

Kvarcinio gliuono plazma buvo eksperimentuota 2000-ųjų pradžioje ir aktyviai tiriama LHC (žrmūsų naujienų kanalas apie šią temą). Tačiau jis lengvai susidaro tik susidūrus su sunkiaisiais branduoliais. Tai suprantama: branduoliuose jau yra daug kvarkų, todėl pakanka šilumos šios medžiagos krešulių po smūgio, ir ji virsta plazma. Prieš porą metų PHENIX bendradarbiavimas gavo įrodymų, kad šis procesas taip pat įmanomas asimetriškuose aukso helium-3 branduolių susidūrimuose (žr. Išsamią istoriją ir bendrą įvadą į temą mūsų naujienose. Mažos kvarkgleono plazmos lašeliai taip pat susidaro asimetriniame branduoliniame susidūrimai). Vis dėlto klausimas, ar tokia materijos būklė gali susidaryti protonų-protonų susidūrimuose, lieka atviri.

Iš vienos pusės, susidūrus su dviem didelės energijos protonais, iš tiesų gali gimti daug dalelių. LHC įvyko daugybė įvykių, kuriuose gimė daugiau kaip šimtas hadronų. Tai reiškia, kad susidūrimo metu kyla šimtai kvarkų ir antikvarų. Tačiau jie nėra gimę patį sunkiojo susidūrimo pradžią, tačiau proceso pabaigoje. Todėl visiškai neaišku, ar jie turi pakankamai laiko, kad galėtų sąveikauti tarpusavyje plėsdami, įsigydami kolektyvines savybes, lygindami temperatūrą ir formuodami tikrąją plazmą.

Fizikai bando atkurti šį procesą įvairiais netiesioginiais pagrindais (žr. Pavyzdžius aukščiau esančiose nuorodose). Vienas iš jų yra didesnė tikimybė, kad gimsta keisti adronai, dalelės, turinčios keistą kvarką. Šie protonai neegzistuoja pirminiuose protonuose, tačiau jie gimsta susidūrimų metu. Jei susidūrimo rezultatas yra tiesiog kelių kvarkų gimimas ir išsibarstymas, be plazmos susidarymo, tuomet bus keletas keistų ertmių ir jie išskaidys su gana dideliais skersiniais impulsais. Jei plazmoje laikas formuoti, tada kukurūzų medžiagos storyje yra daugybę keistų kvarkų, kurie turi laiko gimti termiškai, o tada paversti keistais адронами. Dėl to perėjimas nuo įprastų susidūrimų su kvarkio gliuono plazmomis turėtų padidinti santykinį dalinių адронов.

Neseniai ALICE bendradarbiavimas atliko tik tokį tyrimą protonų-protonų susidūrimuose, kurių energija siekė 7 TeV. Bendradarbiavimo straipsnis neseniai buvo paskelbtas žurnale Gamtos fizika; kaip ir visi LHC straipsniai, ji yra viešai prieinama. Populiarus straipsnis apie šį darbą pasirodė CERN svetainėje.

Paveikslėlyje pavaizduotas tyrimo rezultatų santraukos grafikas.Horizontalus yra susidūrimo proceso daugybė (užpildytų didžiųjų adronų skaičius viename greičio vienete detektoriaus centre). Vertikalus – tam tikro tipo baryonų skaičiaus santykis su visų susidūrimų vidurkiu. Keturių tipų dalelės yra protonai (raudoni simboliai), lambda barionai, turintys vieną keistą kvarką (mėlyni simboliai), xi baryonai (du svetimi kvarkai, žali simboliai) ir omega baryonai (trys s-kvarkai, pilka simboliai) . Tamsesni piktogramos rodo naujus protonų-protonų susidūrimų rezultatus, tuščius – protonų-branduolinių susidūrimų matavimus, esant tokioms sąlygoms, kai kvarcinės glejoninės plazmos yra lengviau gimti.

Duomenys rodo, kad santykinis svetimų dalelių skaičius didėja daugėjant daugybei. Be to, kuo labiau keistos kvarkos yra Hadronas, tuo ryškesnis augimas. Dėl vienodų daugybiškumo reikšmių priklausomybė yra maždaug vienoda protonų-protonų, protonų branduolių ir grynai branduolinių susidūrimų (čia čia nerodoma), ir visi šie trys procesai vyko skirtingomis energijomis. Tai liudija palankumą tai, kad protonų susidūrimuose pradedami tokie pat procesai, kaip ir susidūrus su branduoliais, paleidžiant keistą kvarką.Lyginant rezultatus su teoriniais modeliais, fizikai nustatė, kad geriausias aprašymas yra tas, kuris leidžia gliuono laukams formuoti laisvesnes konfigūracijas, kurios taip pat būdingos kvarkgluono plazmui. Tačiau eksperimentarai susilaiko nuo galutinio nuosprendžio, kad protonų susidūrimų metu buvo nustatyta kvarkgluono plazma.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: