Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nová analýza dat z experimentu PHENIX na urychlovači RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) v Brookhaven National Laboratory odhaluje nové důkazy, že srážky i velmi malých jader s velkými mohou vytvářet malé kapky (skvrny) kvark-gluonového plazmatu (QGP). Vědci se domnívají, že taková látka volných kvarků a gluonů prostupovala vesmírem zlomek sekundy po velkém třesku. Dnes jsou tyto částice vázány především v protonech a neutronech.
Vědci vytvořili kvark-gluonové plazma reakcí jádra zlata s deuteronem. Pro srovnání je vidět reakce dvou protonů, která „nezhasla“ (formulace v původní tiskové zprávě) a plazma se nevytvořilo, jinak oba procesy probíhaly podobně (viz obrázek).
Fyzikové se původně domnívali, že srážky menších iontů s velkými ionty nevytvoří QGP, protože malý iont by nevložil dostatek energie na roztavení protonů a neutronů velkého iontu. Důkazy z projektu PHENIX však již dlouho naznačují, že tyto srážkové systémy vytvářejí vzorce toku částic, které jsou v souladu s existencí malých skvrn QGP v primordiální „polévce“.
Důkazem pro vznik kvark-gluonového plazmatu má být právě ono ztrácení se energie, zpomalování a zhášení proudů částic (výtrysků, jet). Interakce mohou uvolnit jednotlivé kvarky nebo gluony ze srážejících se jaderných stavebních bloků s obrovským množstvím energie, která rychle přemění energetické částice na kaskády nebo proudy dalších částic. Pokud srážka neroztaví jadernou hmotu na polévku volných kvarků a gluonů – QGP – pak tyto energetické proudy částic nebo jejich rozpadové produkty volně vyplouvají ven a mohou být spočítány na detektorech. Když ale vytvoří QGP, vyvržený volný kvark nebo gluon se navzdory své energii dostane do interakcí s kvarky a gluony, které tvoří plazma. Tyto interakce vedou ke ztrátě energie (asi jako kdyby částice narazily na relativně husté prostředí, třeba vodu).
Výpočty a simulace naznačovaly, že například při srážkách dvou jader zlata by měl vznikat asi tisícinásobný počet jetů ve srovnání se srážkami dvou fotonů. Skutečně pozorován byl ale 200násobek. 4/5 vzniklých kvarků a gluonů byly tedy zachyceny v QGP. (Fotony na rozdíl od kvarků a gluonů s QGP neinteragují, opět viz obrázek.)
N. J. Abdulameer et al, Disentangling Centrality Bias and Final-State Effects in the Production of High- pT Neutral Pions Using Direct Photon in d+Au Collisions at sNN=200 GeV, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.022302. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2303.12899
Zdroj: Brookhaven National Laboratory / Phys.org, přeloženo / zkráceno
