Racjonalista - Strona głównaDo treści


Fundusz Racjonalisty

Wesprzyj nas..
Zarejestrowaliśmy
184.010.283 wizyty
Ponad 1064 autorów napisało dla nas 7352 tekstów. Zajęłyby one 29008 stron A4

Wyszukaj na stronach:

Kryteria szczegółowe

Najnowsze strony..
Archiwum streszczeń..

 Zamierzasz się zaszczepić na SARS-CoV-2?
Tak
Raczej tak
Raczej nie
Nie
Poczekam jeszcze z decyzją
  

Oddano 3994 głosów.
Chcesz wiedzieć więcej?
Zamów dobrą książkę.
Propozycje Racjonalisty:

Złota myśl Racjonalisty:
"Ludzie o prostym umyśle, braku ciekawości i wykształcenia są dobrymi chrześcijanami".
Nowinki i ciekawostki naukowe
Fizyka
Dżety zdradzają sekrety najbardziej egzotycznego stanu materii (11-03-2015)

Tuż po Wielkim Wybuchu Wszechświat był wypełniony chaotyczną "zupą" kwarków i gluonów, cząstek dziś uwięzionych w protonach i neutronach. Badanie plazmy kwarkowo-gluonowej wymaga użycia najbardziej wyrafinowanych narzędzi doświadczalnych i teoretycznych. Ważny krok ku poznaniu jej właściwości zrobił zespół fizyków pracujących przy detektorze ATLAS w akceleratorze LHC, który właśnie opublikował wyniki najnowszych analiz.

Gdy w tunelu akceleratora LHC w ośrodku CERN pod Genewą zderzają się jądra ołowiu pędzące niemal z prędkością światła, materia na ułamki sekund przechodzi do najbardziej egzotycznego stanu znanego współczesnej fizyce: staje się plazmą kwarkowo-gluonową. Nowe informacje o właściwościach tej plazmy, zebrane dzięki analizie strumieni penetrujących ją cząstek, zostały właśnie opublikowane w prestiżowym czasopiśmie "Physical Review Letters" przez międzynarodowy zespół fizyków pracujących przy detektorze ATLAS.


Wąskie strumienie cząstek (dżety) zarejestrowane w detektorze ATLAS w pojedynczym zderzeniu jąder ołowiu. Dżety, widoczne w zaznaczonych stożkach na głównym rysunku (lub jako wąskie strugi cząstek na dolnym prawym rysunku), rozbiegają się w kierunkach bliskich prostopadłym do kierunku zderzających się wiązek jąder ołowiu (jest on prostopadły do płaszczyzny grafiki). (Źródło: ATLAS Experiment© 2014 CERN)

Tuż po uformowaniu się czasoprzestrzeni w Wielkim Wybuchu, Wszechświat wypełniała materia o niezwykłych cechach. Kwarki i gluony, dziś trwale uwięzione we wnętrzach protonów i neutronów, poruszały się swobodnie, tworząc jednorodną "zupę": plazmę kwarkowo-gluonową. Ten wyjątkowy stan materii, pojawiający się dopiero w temperaturach liczonych w bilionach stopni, fizycy potrafią wytwarzać w akceleratorze LHC, w zderzeniach ciężkich jąder atomowych (ołowiu).

Badanie plazmy kwarkowo-gluonowej jest ogromnym wyzwaniem. Pojawia się ona w dość rzadkich zderzeniach, w bardzo małych ilościach. Na dodatek istnieje tylko ułamki sekund: zaraz po powstaniu zaczyna ekspandować pod własnym ciśnieniem, błyskawicznie stygnie i przekształca się w lawiny zwyczajnych cząstek. Co więcej, współczesna fizyka nie dysponuje narzędziami zdolnymi bezpośrednio obserwować kwarki czy gluony. Nie można więc postąpić tak jak np. przy zwykłych pomiarach temperatury: wziąć termometr, wsadzić w plazmę i po prostu poczekać, aż wyświetli się wynik. Potrzebne są znacznie bardziej wyrafinowane metody.


Wnętrze detektora ATLAS przy akceleratorze LHC w ośrodku CERN pod Genewą. (Źródło: ATLAS Experiment© 2014 CERN)

"Na szczęście detektory takie jak ATLAS potrafią rejestrować produkty rozpadów cząstek, które z plazmą kwarkowo-gluonową oddziaływały. Starannie analizując właściwości tych cząstek możemy wyciągać wnioski o cechach samej plazmy", mówi prof. dr hab. Barbara Wosiek z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie, która koordynowała i zatwierdzała prace zespołu z Columbia University, zajmującego się analizą danych zebranych w detektorze ATLAS w 2011 roku.

Najwięcej informacji o plazmie kwarkowo-gluonowej niosą cząstki, które w wyniku zderzenia rozbiegają się "na boki". Ich specyficzny kierunek ruchu, poprzeczny względem pierwotnego kierunku lotu jąder ołowiu, pozwala je względnie łatwo odróżnić od tysięcy innych cząstek i jednocześnie gwarantuje, że są one rezultatem wczesnego etapu zderzenia. A skoro tak, to musiały tuż po zderzeniu przedrzeć się przez obłok plazmy kwarkowo-gluonowej, by następnie rozpaść się na skupione, wąskie strugi cząstek, nazywane dżetami.

"Te pierwotne cząstki przechodząc przez gęstą i gorącą plazmę tracą energię, co prowadzi do wygaszania/zanikania wysokoenergetycznych dżetów. W trakcie naszej analizy zajmowaliśmy się rekonstrukcją dżetów o bardzo dużych energiach, sięgających 400 gigaelektronowoltów", uzupełnia prof. Wosiek.

Po zrekonstruowaniu dżetów zarejestrowanych dla zderzeń jąder ołowiu, zespół fizyków zestawił wyniki z wnioskami z analizy zderzeń proton-proton. Idea stojąca za takim porównaniem była prosta. Z dość precyzyjnego opisu teoretycznego zderzeń protonów wynika, że nie może w nich powstawać plazma kwarkowo-gluonowa. Z kolei modele teoretyczne zderzeń ciężkich jąder przewidują formowanie się gęstej plazmy w czołowych zderzeniach jądro-jądro przy bardzo wysokich energiach. Zestawiając wyniki analiz obu rodzajów zderzeń można więc ocenić, jak dżety oddziałują z plazmą.

"W zderzeniach jąder ołowiu zarejestrowaliśmy aż o połowę mniej dżetów niż w zderzeniach protonów. Oznacza to, że cząstki powstałe w pierwotnym akcie zderzenia straciły energię na skutek oddziaływania z plazmą, co w konsekwencji spowodowało wygaszenie wysokoenergetycznych dżetów. To ważny wynik, ponieważ pozwala odrzucić część modeli teoretycznych plazmy kwarkowo-gluonowej, które tak silnego tłumienia nie przewidują", wyjaśnia prof. Wosiek.


Schemat budowy detektora ATLAS. Ludzkie sylwetki dają wyobrażenie o rozmiarach urządzenia. (Źródło: ATLAS Experiment© 2014 CERN)

Detektor ATLAS, w którego budowę od początku były zaangażowane instytucje naukowe z Polski, w tym IFJ PAN, jest niezwykle wyrafinowanym urządzeniem o rozmiarach kilkupiętrowej kamienicy. Zbierane przez niego dane o zderzeniach cząstek płyną ponad 100 milionami kanałów elektronicznych, z których w trakcie typowych pomiarów ponad 99% pracuje poprawnie.

Zderzenia jąder ołowiu to jeden z elementów programu badawczego realizowanego przez międzynarodowe grupy naukowców w największych eksperymentach przy akceleratorze LHC. Główna tematyka badań dotyczy tu jednak zderzeń proton-proton, wykorzystywanych do weryfikowania poprawności współczesnej teorii budowy materii - Modelu Standardowego - oraz do poszukiwania zjawisk wykraczających poza ten opis. Spektakularnym sukcesem fizyków pracujących przy detektorach ATLAS i CMS w LHC było odkrycie w 2012 roku poszukiwanego od półwiecza bozonu Higgsa.

Measurements of the Nuclear Modification Factor for Jets in Pb+Pb Collisions...; G. Aad et al. (ATLAS Collaboration); Physical Review Letters 114, 072302; DOI

Źródło: Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk.


Dodaj komentarz do wiadomości..  Zobacz komentarze (1)..

Nauka - sondaż Racjonalisty

 Neuroenhancement, czyli chemiczne wspomaganie pracy mózgu to:
sposób na optymalne wykorzystanie ludzkiego potencjału
pożyteczna dziedzina badań naukowych
kolejny krok ku dehumanizacji człowieka
chwyt marketingowy przemysłu farmaceutycznego
zwykła życiowa konieczność
nie mam zdania
  

Oddano 25748 głosów.


Reklama

Racjonalista wspiera naukę. Dołącz do naszych drużyn klikając na banner!
 
 
 
Więcej informacji znajdziesz TUTAJ
[ Regulamin publikacji ] [ Bannery ] [ Mapa portalu ] [ Reklama ] [ Sklep ] [ Zarejestruj się ] [ Kontakt ]
Racjonalista © Copyright 2000-2018 (e-mail: redakcja | administrator)
Fundacja Wolnej Myśli, konto bankowe 101140 2017 0000 4002 1048 6365