Jų pastangos buvo sutelktos į „pirminės sriubos“, kuri užpildė visatą per pirmąją milijoninę sekundės dalį po jos sukūrimo, kartografiją.

Fizikai iš Eötvös Loránd universiteto tyrė atomo branduolio komponentus naudodami tris pažangiausius pasaulyje dalelių greitintuvus. Jų tyrimais siekiama ištirti „pirminę sriubą“, egzistavusią visatoje per pirmąsias mikrosekundes po jos sukūrimo. Įdomu tai, kad jų išvados rodo, kad pastebėtas dalelių judėjimas primena jūrų plėšrūnų grobio paiešką, klimato kaitos modelius ir akcijų rinkos svyravimus.

Iškart po avarijos didysis sprogimasTemperatūra buvo tokia ekstremali, kad negalėjo egzistuoti nei atomų branduoliai, nei nukleonai, jų statybiniai blokai. Taigi šiuo pirmuoju atveju visata buvo užpildyta „pirmine sriuba“ iš kvarkų ir gliuonų.

Visatai vėsstant šioje terpėje įvyko „užšalimo“ procesas, dėl kurio susiformavo mums šiandien žinomos dalelės, tokios kaip protonai ir neutronai. Šis reiškinys daug mažesniu mastu atkartojamas dalelių greitintuvo eksperimentuose, kur susidūrus dviem branduoliams susidaro mažyčiai kvarko medžiagos lašeliai. Šie lašeliai ilgainiui virsta įprasta medžiaga per užšalimą, o tai žinoma šiuos eksperimentus atliekantiems mokslininkams.

Kvarko materijos skirtumai

Tačiau kvarko medžiagos savybės skiriasi dėl slėgio ir temperatūros skirtumų, atsirandančių dėl susidūrimo energijos dalelių greitintuvuose. Dėl šio skirtumo reikia atlikti matavimus, kad būtų galima „nuskaityti“ medžiagą skirtingos energijos dalelių greitintuvuose, tokiuose kaip reliatyvistinis sunkiųjų jonų greitintuvas (RHIC) JAV arba superprotonų greitintuvas (SPS) ir didelis hadronų greitintuvas (LHC) Šveicarijoje.

„Šis aspektas yra toks svarbus, kad visame pasaulyje, pavyzdžiui, Vokietijoje ar Japonijoje, kuriami nauji greitintuvai, specialiai tokiems eksperimentams. „Turbūt svarbiausias klausimas yra, kaip vyksta perėjimas tarp fazių: gali atsirasti kritinis taškas fazių žemėlapis.“ – aiškina Eötvös Lorand universiteto (ELTE) Atominės fizikos katedros fizikos profesorius Mati Chanad.

Atkurtų pėdsakų iš tikrųjų susidūrimo įvykių montažas ir susijusių detektorių nuotraukos Brookhaven nacionalinėje laboratorijoje ir CERN. Šaltinis: Montažas, pagamintas Máté Csanád / Eötvös Loránd University Originalūs montažo vaizdai: STAR ir PHENIX: Brookhaven National Laboratory ir CMS és NA61: CERN

Ilgalaikis tyrimo tikslas yra pagilinti mūsų supratimą apie stiprią sąveiką, kuri valdo kvarko medžiagos ir atomų branduolių sąveiką. Mūsų dabartinis žinių lygis šioje srityje gali būti lyginamas su žmonijos supratimu apie elektrą Voltos, Maksvelo ar Faradėjaus epochoje. Nors jie turėjo idėją apie pagrindines lygtis, prireikė daug eksperimentinio ir teorinio darbo, kad sukurtų technologijas, kurios iš esmės pakeitė kasdienį gyvenimą – nuo ​​elektros lemputės iki televizorių, telefonų, kompiuterių ir interneto. Taip pat mūsų supratimas apie stiprią sąveiką vis dar yra ankstyvoje stadijoje, todėl labai svarbūs tyrimai, skirti ją ištirti ir nustatyti.

Femtoskopijos naujovės

ELTE mokslininkai dalyvavo eksperimentuose su kiekvienu aukščiau paminėtu greitintuvu, o jų darbas per pastaruosius kelerius metus leido susidaryti išsamų kvarko medžiagos geometrijos vaizdą. Jie tai pasiekė taikydami femtoskopinius metodus. Šis metodas naudoja koreliacijas, atsirandančias dėl neklasikinės, kvantinės bangos pobūdžio pagamintų dalelių, kurios galiausiai atskleidžia terpės, kuri yra dalelių emisijos šaltinis, femtometrinę struktūrą.

Eötvös universiteto mokslininkai stengiasi rinkti duomenis STAR eksperimentui Brookhaven nacionalinėje laboratorijoje. Autoriai: Máté Csanád / Eötvös Loránd universitetas

„Ankstesniais dešimtmečiais femtokopija buvo atliekama darant prielaidą, kad kvarkų medžiaga pasiskirsto normaliai, t. y. Gauso forma, randama daugelyje gamtos vietų“, – aiškina vienas iš pagrindinių grupės tyrinėtojų Martonas Nagy.

Tačiau Vengrijos mokslininkai kreipėsi į Levy procesą, taip pat žinomą įvairiose mokslo srityse, kaip bendresnę sistemą, kuri puikiai apibūdina jūrų plėšrūnų grobio paieškas, akcijų rinkos procesus ir net klimato kaitą. Išskirtinis šių procesų bruožas yra tas, kad tam tikrais momentais jie patiria labai didelių variacijų (pavyzdžiui, kai ryklys ieško maisto naujoje vietovėje), ir tokiais atvejais vietoj normalaus (Gauso) pasiskirstymo gali atsirasti skaidulų pasiskirstymas.

ELTE reikšmė ir vaidmuo

Šis tyrimas yra labai svarbus dėl kelių priežasčių. Visų pirma, vienas iš labiausiai ištirtų kvarkinės medžiagos užšalimo į hadroninę medžiagą ypatybių yra femtoskopinis spindulys (taip pat vadinamas HBT spinduliu, atsižvelgiant į gerai žinomą Hanbury-Brown ir Twyss efektą). Astronomijoje) jis gaunamas iš femtoskopinių matavimų. Tačiau šis matas priklauso nuo numatomos terpės geometrijos. Kaip apibendrina grupės mokslininkas podoktorantas Danielis Kinsis: „Jei Gauso prielaida nėra optimali, tiksliausius šių tyrimų rezultatus galima gauti tik taikant Levy prielaidą. Levy eksponento reikšmė, apibūdinanti Levy pasiskirstymą, gali Jie taip pat atskleidžia fazių perėjimo pobūdį, todėl jo kitimas su susidūrimo energija suteikia įžvalgos apie skirtingas kvarko medžiagos fazes.

ELTE mokslininkai aktyviai dalyvauja keturiuose eksperimentuose: NA61/SHINE SPS greitintuve, PHENIX ir STAR RHIC ir CMS LHC. ELTE NA61/SHINE grupei vadovauja Yoshikazu Nagai, o CMS grupei – Gabriela Pastor; ir RHIC grupės, kurias įsteigė Máté Csanád, kuris taip pat koordinuoja femtoskopinius tyrimus ELTE.

Šios grupės labai prisideda prie įvairių pajėgumų eksperimentų sėkmės – nuo ​​reagentų kūrimo iki duomenų gavimo ir analizės. Jie taip pat dalyvauja daugelyje teorinių projektų ir tyrimų. „Mūsų femtoskopijos tyrimas yra unikalus tuo, kad jis atliekamas keturiais eksperimentais trimis dalelių greitintuvais – tai suteikia mums platų vaizdą apie kvarkinės medžiagos geometriją ir galimas fazes“, – sako Matej Chanad.

Nuoroda: „Naujas metodas Bose ir Einšteino koreliacijos funkcijoms apskaičiuoti su Kulono galutinės būsenos sąveika“, autorius Martonas Nagy, Aleta Borza, Matej Csanad ir Daniel Kinsis, 2023 m. lapkričio 8 d. Europos fizinis žurnalas C.
doi: 10.1140/epjc/s10052-023-12161-y