LHC experimenty robia pokrok v chápaní stavu hmoty v ranom vesmíre

Ženeva a Chicago, 9. februára 2017. Tento týždeň experimentálne kolaborácie na LHC prezentovali svoje najnovšie výsledky o správaní hmoty v raných fázach vesmíru na konferencii Quark Matter 2017.

Každý rok beží LHC v CERNe v špeciálnom móde pre ťažké ióny, keď pri zrážkach jadier olova vznikajú podmienky blízke tým, ktoré existovali veľmi krátko po Big Bangu. Takéto zrážky vedú na teploty viac ako 100 000-krát vyššie ako v strede Slnka a umožňujú vedcom študovať stav hmoty nazývanej “kvarkovo-gluónová” plazma. V týchto extrémnych podmienkach sa protóny a neutróny, ktoré vytvárajú jadrá olova “topia”, pričom sa uvoľnia kvarky, ktoré boli dovtedy viazané gluónmi. Štúdium kvarkovo-gluónovej plazmy, jej expanzia a ochladzovanie, je dôležité, pretože môže pomôcť vysvetliť, ako sa z tejto plazmy postupne rodili častice, ktoré tvoria dnešný vesmír. Tiež to pomôže lepšie porozumieť teórii silných interakcií, známej ako kvantová chromodynamika (QCD), ktorá opisuje fundamentálnu interakciu medzi kvarkami a gluónmi.

"Konferencia Quark Matter demonštrujebohatstvo fyzikálnych výsledkov v oblasti, ktorá je vo svojej podstate veľmi zložitá – vo fyzike ťažkých iónov,” povedal riaditeľ CERNu pre výskum a výpočty Eckhard Elsen. "LHC funguje veľmi dobre s rôznymi zväzkami a tak máme v rukách nástroje, ktoré umožňujú vrhnúť svetlo na stav hmoty, ktorá dominovala vo vesmíre v jeho samých začiatkoch.

Jednotlivé zrážky ťažkých iónov vytvoria iba malú kvapku kvarkovo-gluónovej plazmy; veľké množstvo dráh častíc zo zrážok umožňuje vedcom skúmať správanie častíc v plazme. Napr. ALICE kolaborácia ukázala, že ťažké kvarky priamo “cítia” tvar a veľkosť kvapky plazmy vytvorenej v mieste zrážky. Znamená to, že aj najťažšie kvarky sa pohybujú spolu s plazmou, ktorá je primárne tvorená ľahkými kvarkami a gluónmi. ALICE tiež prezentovala nové výsledky týkajúce sa rozdelení častíc, napr. piónov a kaónov, v zrážkach jadier olova, čo nám pomáha merať tlak a hustotu v kvarkovo-gluónovej plazme.

Častice sú tiež využívané ako priame sondy na meranie vlastností plazmy. Toto sa robí rôznymi spôsobmi ako sú presné merania energetických strát častíc, ktoré prechádzajú cez plazmu – fenomén známy ako jet quenching (zhášanie jetov). ALICE, ATLAS a CMS prezentovali výsledky v tejto oblasti pri novej rekordnej energii zrážok na nukleónový pár rovnej 5 TeV. Tieto boli porovnané s predchádzajúcimi meraniami pri energii 2.76 TeV na nukleónový pár.

Všetky LHC experimenty zberajú veľké vzorky zrážok olovených jadier a tiež zrážok olovených jadier s protónmi. ATLAS a CMS kolaborácie prezentovali charakteristiky kolektívneho správania častíc v zrážkach s vysokou multiplicitou, ktoré sú kľúčom k lepšiemu chápaniu mikroskopických mechanizmov v kvarkovo-gluónovej plazme, ako aj nové metódy merania kolektívnych efektov v malých systémoch. Kolaborácia LHCb tiež prezentovala prvé výsledky zo zrážok s pevným argónovým terčom, čo je úplne nový program na LHC, kde opäť hrajú dôležitú úlohu častice obsahujúce ťažké kvarky, na ktorých rekonštrukciu sa LHCb špecializuje.

 

Späť