• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Små, kortlivade droppar av tidigt universums materia

    Dessa siffror visar sekventiella ögonblicksbilder (vänster till höger) av temperaturfördelningen av kärnämne som produceras vid kollisioner av deuteroner (d) med guldkärnor (Au) vid de högsta och lägsta kollisionsenergierna (200 miljarder elektronvolts, eller GeV, topp, och 20 GeV, botten) av strålenergisökning, som förutsagt av en teori om hydrodynamik. Enligt dessa beräkningar, temperaturen uppnås vid dessa kollisioner överstiger en biljon grader Kelvin, vilket är tillräckligt för att smälta kärnorna till ett materiellt tillstånd bestående av deras kvarker och gluoner. Systemet expanderar sedan nära ljusets hastighet som en nästan perfekt vätska och svalnar snabbt. De vita pilarna visar vätskans hastighet när den expanderar med olika hastigheter. Mätningar från PHENIX-experimentet matchar partikelflödesmönstren som förutses av denna teori som beskriver beteendet hos kvark-gluonplasma, vilket överensstämmer med tolkningen att dessa partiklar kolliderar, även vid låg energi, skapar detta tidiga universum kvark-gluonplasma. Kredit:US Department of Energy

    Hur var det med ögonblick efter Big Bang? Partiklar som kommer från de lägsta energikollisionerna av små partiklar med stora tunga kärnor vid Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) kan hålla svaret. Forskare avslöjade att partiklarna uppvisar beteende i samband med bildandet av en soppa av kvarker och gluoner, byggstenarna i nästan all synlig materia. Dessa resultat från RHIC:s PHENIX-experiment tyder på att dessa småskaliga kollisioner kan producera små, kortlivade materiella fläckar som efterliknar det tidiga universum. Fläckarna ger insikter om materia som bildades för nästan 14 miljarder år sedan, precis efter Big Bang.

    Forskare byggde RHIC för att skapa och studera denna form av materia, känd som kvark-gluonplasma. Dock, de förväntade sig initialt att se tecken på kvark-gluonplasma endast vid mycket energiska kollisioner mellan två tunga joner, som guld. De nya fynden lägger till en växande mängd bevis från RHIC och Europas Large Hadron Collider att kvark-gluonplasma också kan skapas när en mindre jon kolliderar med en tung jon. Experimenten kommer att hjälpa forskare att förstå de förutsättningar som krävs för att göra denna anmärkningsvärda form av materia.

    Vid halvöverlappande kollisioner mellan guld och guld vid RHIC, fler partiklar kommer ut från "ekvatorn" än vinkelrätt mot kollisionsriktningen. Detta elliptiska flödesmönster, forskare tror, orsakas av partiklarnas interaktioner med det nästan "perfekta"-vilket betyder fritt flödande-vätskeliknande kvark-gluonplasma som skapas i kollisionerna. De nya experimenten använde lägre energier och kollisioner av mycket mindre deuteroner (gjorda av en proton och en neutron) med guldkärnor för att lära sig hur detta perfekta vätskebeteende uppstår under olika förhållanden - specifikt vid fyra olika kollisionsenergier. Korrelationer i hur partiklar växte fram från dessa deuteron-guldkollisioner, även vid de lägsta energierna, stämde överens med vad forskare observerade vid de mer energiska kollisionerna med stora joner.

    Dessa resultat stöder tanken att en kvark-gluonplasma finns i dessa små system, men det finns andra möjliga förklaringar till resultaten. Den ena är närvaron av en annan form av materia som kallas färgglas -kondensat som man tror domineras av gluoner. RHIC-forskare kommer att genomföra ytterligare analyser och jämföra sina experimentella resultat med mer detaljerade beskrivningar av både kvark-gluonplasma och färgglas-kondensat för att reda ut detta.

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com