Vísindamenn hjá CERN búa til kvarka-glúon-plasma með léttustu frumeindakjörnum til þessa

Eðlisfræðingar sem starfa hjá CERN hafa sýnt fram á að hægt er að framleiða kvarka-glúon-plasma, frumástand efnisins sem fyllti alheiminn á fyrsta milljónasta hluta úr sekúndu hans, með því að láta frumeindakjarna rekast saman sem eru mun léttari en áður var talið mögulegt. Niðurstöðurnar, sem birtar voru í Physical Review Letters sem val ritstjóra, leiddu einnig í ljós að rúmfræðileg form frumeindakjarna skilja eftir sig mælanlegt spor í árekstraleifunum, sem opnar nýja sýn á uppbyggingu kjarna.miragenews+1

Minni kjarnar, sama öfgafulla efnið

Rannsóknin, sem stýrt var af You Zhou, dósent við Niels Bohr stofnunina við Kaupmannahafnarháskóla, var unnin innan alþjóðlega ALICE-samstarfsins við Hraðalinn mikla (LHC). Áratugum saman þurfti árekstra þungra kjarna, eins og blýs, til að búa til kvarka-glúon-plasma. Í nýju tilraununum voru notaðir súrefnis-16 og neon-20 kjarnar, sem hafa um það bil einn tíunda af massa blýs, og þeim hraðað upp í næstum ljóshraða.home+1

„Við höfum fært landamærin fyrir því hversu litlir frumeindakjarnar geta verið til þess að enn sé hægt að endurskapa þetta frumefni,“ sagði Zhou. „Við vitum nú meira um þau grundvallarskilyrði sem þarf til að efni breytist í þetta öfgafulla ástand.“miragenews

Árekstrar súrefnis og neons áttu sér stað í LHC á tímabilinu frá lokum júní til byrjun júlí 2025. Á næsta ári á eftir greindu allar fjórar helstu tilraunirnar við LHC, ALICE, ATLAS, CMS og LHCb, sjálfstætt frá merkjum um myndun kvarka-glúon-plasma í þessum léttari árekstrarkerfum.cerncourier+2

Keilur og skuggar

Auk þess að staðfesta myndun plasma skilaði tilraunin óvæntum bónus: hreyfimynstur agnanna sem koma út úr árekstrunum geyma upplýsingar um lögun kjarnanna sem rekast saman. Súrefni-16, sem er nokkurn veginn kúlulaga, framleiðir rúnnað agnaflæðismynstur. Neon-20, sem spáð er að sé ílangt, gefur af sér einkennandi keiluformað mynstur.alice-collaboration.cern+2

„Þetta er dálítið eins og að lýsa á hlut og sjá skugga hans,“ sagði Emil Gorm Dahlbæk Nielsen, nýdoktor og einn af höfundum rannsóknarinnar. „Hreyfing agnanna sýnir rúmfræðilega lögun frumeindakjarnanna sem voru til staðar í upphafi árekstursins.“miragenews

Nýtt tæki í kjarnaeðlisfræði

Vísindamennirnir lýsa þessari nálgun sem mögulegum þáttaskilum. Lögun kjarna hefur jafnan verið rannsökuð við lága orku með hliðsjón af snúnings- og titringseiginleikum. Nýja aðferðin les þess í stað rúmfræði kjarnans úr leifum ofurafstæðilegra árekstra, og tengir þannig saman tvö svið eðlisfræðinnar sem virðast óskyld.alice-collaboration.cern+1

Næsta skref er að prófa enn léttari kjarna, eins og helíum-4, til að ákvarða lágmarksskilyrðin fyrir því að kvarka-glúon-plasma geti myndast. „Það sem er heillandi er að við getum notað sömu tilraunina bæði til að læra um uppbyggingu frumeindakjarna og til að öðlast betri skilning á því sem gerðist við fæðingu alheimsins,“ sagði Zhou.miragenews