Zdroj: Pixabay. Pixabay License. Volné pro komerční užití

V CERNu přesně změřili rychlost zvuku v kvark-gluonovém plazmatu

Neutronové hvězdy, ultrachladné atomové plyny a kvark-gluonové plazma vznikající při srážkách atomových jader na Velkém hadronovém urychlovači (LHC): všechny tyto tři formy hmoty mají mnoho společného. Představují tekutý stav hmoty složený ze silně interagujících částic.
Nová studie vědců z projektu CMS v CERNu provedla dosud nejpřesnější měření rychlosti, kterou se zvuk šíří v kvark-gluonovém plazmatu, a nabízí tak nový pohled na tento extrémně horký stav hmoty.
Zvuk je podélná vlna, která se šíří prostředím a způsobuje stlačování a řídnutí hmoty ve směru svého pohybu. Rychlost zvuku závisí na vlastnostech média, jako je jeho hustota a viskozita.
Na urychlovači LHC vzniká kvark-gluonové plazma ve srážkách těžkých iontů. V těchto srážkách se na velmi malý zlomek sekundy ukládá obrovské množství energie v objemu, jehož maximální velikost odpovídá velikosti jádra atomu. Kvarky a gluony vznikající při srážce se v tomto prostoru volně pohybují a vytvářejí stav hmoty podobný tekutině.
Rychlost zvuku v tomto prostředí lze vypočítat z rychlosti, kterou se mění tlak v závislosti na změnách hustoty energie, nebo z rychlosti, kterou se mění teplota v závislosti na změnách entropie.
Při srážkách těžkých iontů lze entropii odvodit z počtu elektricky nabitých částic emitovaných při srážkách. Teplotu lze naopak odvodit z průměrné příčné hybnosti (hybnosti kolmé k ose srážky) těchto částic.
Na základě dat ze srážek jader olova s olovem při energii 5,02 bilionu elektronvoltů na pár nukleonů (protonů nebo neutronů) kolaborace CMS poprvé změřila, jak se mění teplota v závislosti na entropii v centrálních srážkách těžkých iontů, při nichž se ionty srážejí čelně a téměř úplně se překrývají.
Z tohoto měření získali vědci hodnotu rychlosti zvuku v tomto prostředí, která je téměř poloviční než rychlost světla, a to s rekordní přesnosti: v jednotkách rychlosti světla je kvadrát rychlosti zvuku 0,241. Pomocí střední příčné hybnosti také určili efektivní teplotu kvark-gluonového plazmatu na 219 milionů elektronvoltů (MeV).

Extracting the speed of sound in the strongly interacting matter created in ultrarelativistic lead-lead collisions at the LHC, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2401.06896
Zdroj: CERN / Phys.org, přeloženo / zkráceno

Nanočástice mají odhalit limity rozsahu kvantového světa

Zákony kvantové fyziky řídí chování částic na miniaturních škálách, což vede k jevům, jako je …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close