Vince, Artúr2019. január 22., kedd
Tudomány

Úgy tűnik, kvarkanyag-cseppeket észlelt a PHENIX

2017.09.24.Erdélyi Ilona
National Geographic Magyarország

Az ELTE kutatói is részt vesznek az amerikai Relativisztikus Nehézion Ütköztetőben végzett kísérletekben, melyek arra utalnak, hogy kisebb ütközésekben is kvarkanyag (QGP) jön létre.

A PHENIX detektorrendszerének fényképe, illetve egy ütközésben keletkezett és a detektorok által észlelt részecskék rekonstruált pályája.

A Csanád Máté, az ELTE Atomfizikai Tanszék egyetemi docense által vezetett PHENIX-Magyarország csoport is közreműködik az amerikai Brookhaveni Nemzeti Laboratórium (BNL) PHENIX nevű kísérletében, melyben a tudósok részecskék korrelált áramlását tárták fel a legalacsonyabb energiájú, kisméretű ütközésekben is, a Nagy-Bumm részecske ütköztetőnél.

A New York állambeli Uptonban a Relativisztikus Nehézion Ütköztetőben (RHIC, amely az Amerikai Energiaügyi Minisztérium Brookhaveni Nemzeti Laboratóriumának magfizikai kutatási nagyberendezése) a kis deuteronok nehéz atommagokkal való ütközései során sokféle (ismert típusú) részecske keletkezik. Ezek a részecskék még a legalacsonyabb ütközési energiák esetén is olyan viselkedést mutatnak, amelyből az anyag alapvető építőköveiből (kvarkokból és gluonokból) álló „ősleves” keletkezésére következtethetünk. A RHIC PHENIX kísérlete által kapott eredmények arra utalnak, hogy ezekben a kisméretű ütközésekben olyan apró rövid élettartamú kvarkanyag-cseppek keletkeznek, amelyek a korai univerzumban megtalálható anyagra hasonlítanak.

A világegyetemünk ma nagyjából 13,7 milliárd éves, csillagok és galaxisok alkotják. Ez azonban nem volt mindig így: az első csillagok néhány százmillió évvel az ősrobbanás után gyulladtak ki. Az ősrobbanás utáni első pillanatokra visszamenve azonban egyre érdekesebb jelenségeket láthatunk: egymilliomod másodperccel az ősrobbanás után még maguk a protonok és neutronok (összefoglaló néven nukleonok) sem létezhettek, hanem az őket alkotó kvarkok és gluonok „őslevese” (a kvark-gluon plazma, avagy QGP) töltötte ki a világegyetemet.


Deuteron-arany ütközések hidrodinamikai szimulációja látható ezen az ábrán. Az egyes panelek különféle időpontokban mutatják az ütköző nyalábokra merőleges síkban  vett  hőmérsékletet  (1  fm/c  3×10-24 másodpercnek, 1 GeV pedig körülbelül 1013 Kelvinnek  felel  meg).

„Ahhoz, hogy ezt az őslevest megfigyeljük, az akkor jelenlévőhöz hasonló körülményeket kell teremteni. Ez extrém hőmérsékletet és nyomást jelent, amelyet ultra-relativisztikus sebességre gyorsított atommagok (nehézionok) ütköztetésével érhetünk el. Az ütközési pont köré rendezett detektorainkba érkező részecskéket vizsgálva érdemi információt kaphatunk arról, hogy milyen is volt az anyag, amely közvetlenül az ütközés után létrejött. A RHIC gyorsító kísérletei az adatokat elemezve összecsengően állapították meg 2005-ben, hogy arany atommagok 200 gigaelektronvolt nukleononkénti ütközéseiben sikerült ezt a régi-új anyagot, a QGP-t létrehozni. Az azonban mindeddig talányos volt, hogy alacsonyabb ütközési energián vagy kisebb ütköző rendszerek esetén is létrejön-e a QGP. A mostani eredmények arra utalnak, hogy mindkét kérdésre „igen” a válasz, ugyanis deuteron-arany ütközésekben, az eredeti ütközési energia egytizedén is a QGP jeleit látjuk” – magyarázza Csanád Máté atomfizikus.

Az egyes paneleken a különféle ütközési energiákon megfigyeltek láthatóak. A középső oszlop ábrái a szimulált d+Au  ütközésekben megjelenő kvarkokat mutatják. A jobb oldali ábrákon az elliptikus áramlás PHENIX-ben mért értéke látható (az adatpontokon), elméleti előrejelzésekkel (görbék) összevetve.

A PHENIX kísérleti együttműködés a Physical Review Letters (PRL) és a Physical Review C (PRC) szakmai folyóiratokban közölte eredményeit, továbbá 2017 szeptemberében egy Krakkóban megrendezett konferencián is bemutatták azokat.

„Sok év után megértettük, hogyan kell felismerni, ha az ütközések során QGP keletkezik, de ez még nem jelenti azt, hogy értjük is, hogyan működik. Próbáljuk megérteni, hogy a tökéletes folyadékviselkedés hogyan jelenik meg, és miként változik. Amit most csinálunk – csökkentjük az ütközési energiát és a nehézionnal ütköztetett atommag méretét – azt szolgálja, hogy megértsük, hogyan jelenik meg ez a viselkedés különböző körülmények között. A Relativisztikus Nehézion Ütköztető az egyetlen ütköztető a világon, ahol széleskörűen lehet tanulmányozni a különböző ütközési energiákat, illetve ütköztetett részecske típusokat” – mondta Julia Velkovska, a PHENIX kísérlet helyettes-szóvivője.

A RHIC kutatásait támogatja többek között a Magyar Tudományos Akadémia, a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (korábban OTKA), a Magyar-Amerikai Fulbright Bizottság, a Magyar-Amerikai Vállalkozási Ösztöndíj Alap illetve az Emberi Erőforrások Minisztériumának „Új Nemzeti Kiválóság” programja.

Az analízisben a magyar csoport részéről Csörgő Tamás, az Európai Tudományos Akadémia tagja, a Wigner Fizikai Kutatóközpont tudományos tanácsadója és az Eszterházy Károly Egyetem kutatóprofesszora, az ELTE címzetes egyetemi tanára, a PHENIX-Magyarország korábbi vezetője a munka belső bírálati bizottságának (IRC) elnökeként vett részt. A kísérletben az ELTE is közreműködött az Atomfizikai Tanszék PHENIX-Magyarország csoportja és a BNL, valamint a PHENIX között fennálló kétoldalú szerződés részeként.

A PHENIX kísérlet detektorait 2016-ban szétszedték, hogy egy továbbfejlesztett, igazából teljesen új detektorrendszernek, az sPHENIX-nek adjon helyet. Ez a detektor fejlesztés alatt áll, így a PHENIX kutatói a következő 1-2 évben a már felvett adatok elemzésére koncentrálnak majd.

Hozzászólások

Hiányzó láncszemet találtak

Hiányzó láncszemet találtak

Szakértők egy csoportja egy 2008-ban felfedezett ősi emberfélét vizsgált.

150 éves lesz a Nature

150 éves lesz a Nature

1869. november 4-én jelent meg a Nature első száma.

2020-ban érkezik az első mesterséges meteorhullás

2020-ban érkezik az első mesterséges meteorhullás

Először Hirosima felett fog mesterséges meteoreső hullni.

Testfestéssel a paraziták ellen

Testfestéssel a paraziták ellen

A csíkos testfestésének parazitaellenes hatása is van.

Az élelmiszer ne az autót táplálja!

Az élelmiszer ne az autót táplálja!

Cellulóz és benzin – egy katalitikus barátság kezdete.

National Geographic 2019. januári címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

7 800 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket