Új fény a quark-gluon plazma kutatásában
A sPHENIX, a PHENIX utódja, hamarosan közzéteszi első eredményeit, amelyek új megvilágításba helyezik a quark-gluon plazma (QGP) szerkezetét. A Relativisztikus Nehézion Ütköztető (RHIC) 25 évvel ezelőtti bevezetésével a relativisztikus nehézionok kutatása végre hozzáférést kapott a nukleáris anyag új állapotának, a quark-gluon plazmának a hosszú ideje keresett aláírásaihoz.
Konkrétan, a RHIC 200 GeV-os ütközési energiája lehetővé tette a kemény ütközési próbák alkalmazását, amelyeket megbízhatóan lehetett számítani perturbatív kvantumkrómodinamikával (pQCD). Az egyik legjobban várt eredmény a legmagasabb energiájú próbák, a jetek és azok a részecskék, amelyek alkotják őket, valamint a velük együtt termelődött fotonok.
A jetek a kezdeti ütköző nukleonokból kilökött egyes kvarkok vagy gluonok, amelyek „hadronizálódnak” sok részecskévé, mindegyik az eredeti részecske pályája mellett mozogva. Ezek segítségével behatolhatunk az ütközés maradványai közé, így egyfajta „röntgensugárral” és „mintavételezővel” szolgálnak a QGP anyageloszlásának vizsgálatára.
A PHENIX rendszerével végzett mérések, különösen a kalóriámetrokkal, a QGP kulcsfontosságú aláírásainak sokaságát mérték, beleértve a legnagyobb energiájú jetekkel kapcsolatos vizsgálatokat is, amelyek a QGP-vel való interakció során várhatóan gyengülnek. Az ilyen típusú mérések segítettek megerősíteni a QGP létezését 2005-ben.
Azonban, a QGP és annak képződése nem volt teljesen érthető. Bár a kvark- és gluonfokozatok szabadon megfigyelhetők voltak, kérdések merültek fel a plazma alkotóelemeinek további struktúráiról.
A 2010-es évek elején a Nagy Hadron Ütköztető (LHC) párhuzamos, de még magasabb energiájú programja új mérési lehetőségeket kínált a jetek és fotonok vonatkozásában, amelyek további bonyolultságokkal és lehetőségekkel bírtak.
A sPHENIX, amely a LHC előnyeire épít, 2023 tavaszán kezdte meg működését, és az első fizikai adathalmozatait már rögzítette. A sPHENIX célja, hogy új fényt derítsen a QGP fizikájára, és közvetlen összehasonlításokat végezzen a RHIC és LHC mérésekkel.
Érdekes tény: A quark-gluon plazma az univerzumban létező legforróbb anyag, hőmérséklete körülbelül 4 billió Kelvin.
Források: RHIC, PHENIX, sPHENIX, LHC, pQCD, jetek és fotonok kutatása.
