Asimetriškuose branduoliniuose susidūrimuose taip pat susidaro nedideli kvarkių gliuono plazmos lašeliai • Igoris Ivanovas • Mokslinės naujienos apie "Elementus" • Branduoliniai susidūrimai, fizika

Nesmimetriškuose branduoliniuose susidūrimuose taip pat susidaro nedidelės kvarkio gliuono plazmos lašeliai.

Pav. 1. Teorinis modeliavimas, kaip trikampio zonos kvarkio gliuono plazma turėtų išsiplėsti po susidūrimo su heliu-3 su sunkiu branduoliu. Paveikslas iš J.Lagle ir kt., 2014 m. Straipsnio. Santykinės trikampės geometrijos panaudojimas relativistiniame 3Jis + Au susiduria su disentangle vidutinio savybių

Iki šiol fizikų susidūrė su kvarkio gliuono plazma tik susidūrus su dviem sunkiais didelės energijos branduoliais. Manoma, kad asimetriškuose susidūrimuose, kai labai lengvasis šerdis atsitrenkia į sunkųjį, nepavyksta pasiekti kvartalo gliuono plazmui būtinų sąlygų. Tačiau bendradarbiavimas "PHENIX", ištyrusio helio-3 ir aukso branduolių susidūrimus, teigia, kad čia taip pat susidaro plazma, tačiau tik mažuose, mažo branduolio kiekiuose. Šie rezultatai patvirtina nesenas teoristų teorijas apie tai, kaip šis procesas gali atsirasti. Bendradarbiavimo straipsnis, paskelbtas žurnale Fizinės peržiūros raidėsir jo preliminari versija yra prieinama elektroninių preprinimų archyve arxiv.org.

Kvarcinio gliuono plazma yra stipriai sąveikaujančio branduolinio materijos būklė, kurioje atskiri protonai ir neutronai, atrodo, išsiskiria vienas į kitą, o sudedamosios kvarkai pradeda laisvai vaikščioti. Šis branduolinės medžiagos būklė gali atsirasti pakankamai aukštu slėgiu ir temperatūra (apie 2 trilijonus laipsnių, o tai atitinka 200 MeV energijos energijos vienetais).Visata po tokio būklės buvo po mikrosekundžio po Didžiojo sprogimo, taigi beveik ta pati būklė vis dar gali egzistuoti pačiame neutronų žvaigždžių centre. Be to, stipriai sąveikaujančios medžiagos teorija numato, kad kvarkio gliuono plazma turėtų elgtis kaip skystis, o ne dujos. Jo pozicija dėl slėgio temperatūros diagramos ir išsamus jo savybių aprašymas yra ypatingas iššūkis šiuolaikinei stiprios sąveikos teorijai. Todėl jo eksperimentinis tyrimas leis ne tik "pažvelgti" į ankstyvąją Visatą arba į neutronų žvaigždžių gylį, bet ir geriau suprasti, kaip išdėstyta stipri sąveika apskritai, įskaitant ir įprastus branduolius.

Tuo tikslu sunkieji branduoliai su dideliu energijos kiekiu susiduria specializuotuose greitintuvais. Tokie eksperimentai buvo atlikti 80-90-aisiais CERN, ant SPS greitintuvo, o amžiuje pradžioje pasirodė pirmieji naujos būklės patarimai. Tada čempionatas buvo užfiksuotas JAV sunkiųjų jonų RHIC kovotoju, kuriame 2000-ųjų pradžioje pagaliau buvo atidaryta kvarkio gliuono plazma. Be to, 2005 m. Labai netikėtai pasirodė, kad kvarkio glejono plazma elgiasi ne tik kaip skystis, bet ir kaip idealus skystis,ty beveik nulinės klampos – ir tai iš karto davė teoretikams maistą mąstyti. Galiausiai neseniai įžengė į Didįjį hadronų koljerą, kuris taip pat kartais dirba sunkiųjų branduolių susidūrimo režimu.

Reikia pasakyti, kad, nepaisant daugybės eksperimentų, ilgą laiką neįmanoma aiškiai įrodyti, kad karkas-gluoninė plazma tikrai atsiranda branduolinėse avarijose net ir trumpą laiką dešimtimis yoctosekundžių. Problema yra ta, kad, iškart išsiplėtusi ir atvėsusi, kvarkio gliuono plazma suskaidoma į atskirus adronus. Jie išskirsto visomis kryptimis, jutiklis juos registruoja ir atkuria bendrą išplėtimo vaizdą, bet jis negali tiesiog nustatyti, ar jie gimė iš karto kaip lietaus dujos, ar praeina per karšto skysčio stadiją.

Nustatyti kvarkio gliuono plazmos formavimąsi galima įvairiais būdais. Visų pirma, karštų branduolių "lašelių" viduje turi būti tikri hidrodinaminiai srautai. Kai plazma skirstoma į adronus, jie turi pasirodyti Hadrono elipsinio srauto ir sudėtingesnės formos srautų (1 ir 2 pav.) Pavidalu.Taip pat yra labiau subtilus poveikis, pvz., Purkštuvų gesinimas, kai jie bando atsikratyti kvarkio gliuono plazmos ir argono tirpimo į karštą plazmą.

Pav. 2 Elipsinio srauto iliustracija skersinėje plokštumoje. Kairėje: elipsinis srautas lemia tai, kad dalelės pageidauja skristi išilgai kai kurios krypties skersinėje plokštumoje – atsiranda dalelių skaičiaus priklausomybė nuo azimutinio kampo. Teisingai: jei karklo gliuono plazma nesudarytų ir dalelės atsiskirtų atskirai, ši priklausomybė išnyksta. Paveikslas iš T. Hirano ir kt., 2009. Hidrodinamika ir srautas

Kai 2000-ųjų pradžioje sunkiųjų jonų RHIC kovotojas stumia skirtingus branduolius, PHENIX ir STAR bendradarbiavimas joje parodė kvarkgleono plazmos apraiškas dviejų auksinių branduolių (Au + Au) susidūrimo metu, tačiau nematė jų asimetriškuose lengviausio deuterio branduolio susidūrimuose su auksas (d + au). Tai buvo interpretuojama taip: jei plazma pasirodys, "brandinti" reikia pakankamai energijos, kad protonai ir neutronai išsilydo visame branduolyje. Au + Au susidūrimas įveikia šią ribą, tačiau d + Au ne.

2011-2012 m. PHENIX detektorius buvo gerokai patobulintas, įdiegti nauji komponentai,kuris leido jam surinkti daugiau duomenų, susidūrusių tarpusavyje, taip pat geriau išmatuoti Hadronų savybes. 2013 m. Nauji d + Au susidūrimo eksperimentai jau parodė kai kuriuos kolektyvinio poveikio patarimus, panašius į kvarkgluono plazmos pėdsakus. Taip, ir Didžiojo Hadrono Collider'io, kuris turėjo protonus, besiliečiančius su švino branduoliais, taip pat atskleidė kai kurias адронов koreliacijos. Visi šie nauji duomenys buvo kažkaip nesusiję su bendru teiginiu, kad tokiuose asimetriškuose susidūrimuose išleista energija nepakanka branduoliui ištirpinti.

Kalbant apie šiuos ne visai aiškius modelius, fizikai galvoja apie šią galimybę: ar gali būti, kad branduolio tirpimas ir kvarkio-gliuono plazmos susidarymas vyksta ne visame branduolyje, o tik mažoje "karštoje zonoje" tiesioginio protono įtakos branduoliui vietoje? 2014 m. Buvo paskelbtas konkretus pasiūlymas išbandyti šią idėją (J.L. Nagle ir kt., 2014 m. Išreikšta trikampio geometrijos panaudojimas relativistiniame 3Jis + Au susiduria su disentangle Medium Properties). Autoriai teigė, kad eksperimentai eksperimentuoja su protonų, deutero ir helio-3 susidūrimu su sunkiu branduoliu ir išmatuoja azimutines charakteristikas рассеяния адронов.

Jei kiekvieno didelio energijos elemento nukleono poveikis branduoliui iš tiesų sudaro kvarkio-gliuono plazmos kanalą, tada lydymosi zona atrodys taip, kaip parodyta fig. 3. Tai reiškia, kad perėjimas nuo protono į deuteroną žymiai padidins elipsinį srautą, o perėjimo prie heliu-3 – "trikampio". Pav. 1 paveiksle parodyta teorinio imitavimo, kaip išplėsti esamą kvarkio gliuono plazmą, rezultatai ir greitis, kada prasiskverbia адроны. Skaičiavimai parodė, kad toks trikampis srautas turėtų pasirodyti, net jei jis išsiplėstų turėtų išeiti per neištirpusios branduolio dalį. Jei koreliacijos nesusiję su kvarkgluono plazmos formavimu, bet atsiranda, pavyzdžiui, dėl ypatingos branduolių būklės prieš susidūrimą (tarkim, kaip ir plazmos modelyje), tada tokio stipraus modelio neturėtų būti laikomasi.

Pav. 3 Protono, deuterono ir helio-3 susidūrimų geometrija su sunkiu branduoliu. Tamsiai mėlyna rodo tariamą "karštąsias zonas" – mažus lašus kvarkių gliuono plazmą viduje branduolio. Paveikslas iš D. McGlinchey ataskaitos, 2014 m. Išorinės trikampės geometrijos panaudojimas relativistiniame 3Jis + Au susiduria su disentangle vidutinio savybių

Visai neseniai eksperimentas PHENIX atlikdavo trijų siūlomų eksperimentų raktą (duomenų apie d + Au jau yra, o p + Au pasirodys vėliau).2014 m. Susidūrus su heliu-3 aukso branduoliais RHIC kolerajoje, susidarė apie pusę milijardo milijonų įvykių, kuriuose buvo daug dalelių, o tai atitinka susidūrimus su galva. Azimoto kampo ir skersinio momento dalelių pasiskirstymas buvo matuojamas labai didelio tikslumo, todėl buvo galima patikimai izoliuoti komponentus, apibūdinančius elipsinį ir trikampį srautus. Siekiant pašalinti sistemingas klaidas, buvo palyginti su ankstesniais tos pačios koliažero rezultatais protonų-protonų susidūrimuose, kur nebūtų buvę elipsės ir trikampio srauto.

Pav. 4 parodyta elizikos ir trikampio srautų matavimo rezultatų susidūrimo metu rezultatai. 3Jis + Au. Jų intensyvumas būdingas v koeficientams.2 ir v3. Atsižvelgiant į įvairių modelių prognozes, kuriose atsižvelgiama į hidrodinaminius srautus karkelio-gliuono plazmos formavimosi ir sklaidos metu, abu šie koeficientai didėja su skersiniu momentu адронов. Yra keletas šių modelių skirtumų, tačiau visi jie, išskyrus vieną, teisingai atkuria tendenciją.Bandymai apibūdinti šiuos duomenis, neatsižvelgiant į kvarkio gliuono plazmą, reikštų trikampio srautą.

Pav. 4 V vertės2 ir v3apibūdinantys elipsinius ir trikampius hadono srautus centrinėje dalyje 3Jis + Au susiduria, priklausomai nuo skersinio momento Hadronai. Spalvų kreivės ir juostelės parodyti skirtingų modelių prognozes; jie visi atsižvelgia į kvarkio gliuono plazmos susidarymą ir išsiplėtimą. Vaizdas iš straipsnio diskusijoje PRL

Gauta sutartis yra tvirtas požymis, kad tuo metu, kai kovos su nukleonu – nepriklausomai nuo jo ar sudėtinio kovos branduolio – patenka į branduolį didelėmis energijos šaltiniais, branduolinė medžiaga kūjo smūgio vietoje. Tam tikru momentu ten susidaro nedidelė karpių gliuono plazmos lašelis. Jei priešinis branduolys buvo didelis, tada visi šie lašeliai sujungti ir veda prie branduolių tirpimo – tai būtent tai buvo ir anksčiau. Tačiau net jei branduolys yra mažas, kaip ir helium-3 atveju, vis dar atsiranda vietinis tirpimas, tik kvarcinės-gluoninės plazmos lašas lieka nedidelis, sub-branduolio skalė. Taigi jau sudėtingą daugiapakopę reliacinių branduolių susidūrimų vaizdą papildo dar viena detalė.

Visa tai atrodo labai intriguojanti ir kelia klausimą: kokia yra minimali branduolinė sistema, kurioje gali susidaryti kvarkgleono plazma? Paprastai tai, kas yra mažiausias kvarkio gliuono plazmos lašas? Jei tai įvyksta susidūrimo metu 3Jis + Au, ar jis gali būti suformuotas su stipriu protonų poveikiu sunkiam branduoliui? Ir dviejų protonų ultravioletinių energijų susidūrimų atveju? Ir tai smalsus kraujas, pasiskirsčiusi ant адронов į įvykius su labai daug gimimo адронов, kuriuos Didysis адронный коллайдер atsirado dar 2010 m., Ar jis tikrai nėra susijęs su кварк-глюонной plazma?

Visi šie klausimai gali būti sujungti į vieną grupę: klausimai apie kolektyvinio poveikio kilmę mažuose hadronų kolektyvuose. Dabar jie vis daugiau domisi fizikais; pakanka paminėti neseniai trumpą PHENIX rezultatų apžvalgą šia tema, taip pat tai, kad neseniai vykusiame "Quark Matter 2015" konferencijoje ši klausimų grupė buvo įtraukta į atskirą skyrių. Būsimi PHENIX ir kitų eksperimentų rezultatai, kartu su labiau patobulintomis teorinėmis skaičiavimais, leis geriau jas spręsti.

Šaltinis: A. Adare ir kt. (PHENIX Bendradarbiavimas).Elliptinio ir trikampio srauto didelio daugybiškumo matavimai 3Jis + Au susidūrimas sqrt (s) = 200 GeV / / Fiz. Rev. Lett. V. 115. 142301 (2015 m. Rugsėjo 28 d.); Straipsnis taip pat prieinamas elektroninių spaudinių archyve.

Taip pat žiūrėkite:
1) I. M. Дремин, A. V. Леонидов. Kvarkgluono aplinka // UFN. 180, 1167-1196 (2010).
2) QGP atradimas – karklų gliuono plazmos atradimų nuorodų parinkimas.

Igoris Ivanovas


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: :???: :?: :!: