Fyzikové v CERNu vytvořili kvark-gluonové plazma z dosud nejlehčích jader

Fyzikové pracující v CERNu dokázali, že kvark-gluonové plazma, tedy prvotní stav hmoty, který vyplňoval vesmír během jeho první miliontiny sekundy, lze vytvořit srážením jader mnohem lehčích, než se dříve považovalo za možné. Výsledky publikované v časopise Physical Review Letters jako doporučení redakce (Editors' Suggestion) také odhalily, že geometrické tvary atomových jader zanechávají měřitelný otisk v troskách po srážce, což nabízí nový pohled na strukturu jader.miragenews+1

Menší jádra, stejně extrémní hmota

Výzkum, který vedl docent You Zhou z Institutu Nielse Bohra na Kodaňské univerzitě, probíhal v rámci mezinárodní kolaborace ALICE na Velkém hadronovém urychlovači (LHC). Po celá desetiletí vyžadovala produkce kvark-gluonového plazmatu srážky těžkých jader, jako je olovo. Nové experimenty využily kyslík-16 a neon-20, což jsou jádra s přibližně desetinou hmotnosti olova, urychlená na rychlost blízkou rychlosti světla.home+1

„Posunuli jsme hranici toho, jak malá mohou atomová jádra být, abychom stále dokázali tuto prvotní hmotu vytvořit,“ uvedl Zhou. „Nyní víme více o základních podmínkách, které jsou nutné k tomu, aby hmota přešla do tohoto extrémního stavu.“miragenews

Srážky kyslíku a neonu probíhaly na LHC od konce června do začátku července 2025. Během následujícího roku všechny čtyři hlavní experimenty na LHC, konkrétně ALICE, ATLAS, CMS a LHCb, nezávisle na sobě hlásily známky vzniku kvark-gluonového plazmatu v těchto lehčích srážkových systémech.cerncourier+2

Kuželky a stíny

Kromě potvrzení vzniku plazmatu přinesl experiment nečekaný bonus: vzorce pohybu částic vznikajících při srážkách v sobě nesou kódovaný tvar srážejících se jader. Kyslík-16, který je přibližně kulovitý, vytváří zaoblený vzorec toku částic. Neon-20, u něhož se předpokládal protáhlý tvar, vytváří charakteristickou stopu ve tvaru kuželky.alice-collaboration.cern+2

„Je to trochu jako posvítit na nějaký předmět a vidět jeho stín,“ řekl postdoktorand Emil Gorm Dahlbæk Nielsen, spoluautor studie. „Pohyb částic odhaluje geometrický tvar atomových jader, který byl přítomen na začátku srážky.“miragenews

Nový nástroj pro jadernou fyziku

Vědci tento přístup popisují jako možný posun paradigmatu. Tvary jader se tradičně zkoumaly při nízkých energiích prostřednictvím rotačních a vibračních vlastností. Nová metoda namísto toho vyčítá geometrii jader z trosek ultrarelativistických srážek, čímž propojuje dva zdánlivě vzdálené obory fyziky.alice-collaboration.cern+1

Dalším krokem je testování ještě lehčích jader, jako je helium-4, aby se určily minimální podmínky, za kterých může kvark-gluonové plazma vzniknout. „Fascinující je, že můžeme použít stejný experiment jak k poznání struktury atomových jader, tak k lepšímu pochopení toho, co se dělo při zrodu vesmíru,“ dodal Zhou.miragenews