یک ردیاب ذرات جدید پس از گذراندن آزمایش “شمع استاندارد” خود آماده بررسی “خاکستر” انفجار بزرگ است
یک ردیاب ذرات جدید یک آزمایش تعیین کننده را پشت سر گذاشته است که نشان می دهد آماده است “خاکستر” باقی مانده توسط یک سوپ اصلی منحصر به فرد که بلافاصله پس از انفجار بزرگ جهان را پر می کند ، پیدا کند.
آشکارساز Spenix آخرین آزمایش در حلقه حلقه حلقه نسبی (RIC) است که در آزمایشگاه ملی بروکهاین در آپتون ، نیویورک واقع شده است. دومین شتاب دهنده ذرات قدرتمند در جهان ، پس از برخورد بزرگ آدرونیک (LHC) ، RHIC پروتون ها و یون های عناصر سنگین مانند طلا را با سرعت نور به هم می ریزد تا “پلاسما کوارک-گلوئون” ایجاد شود ، وضعیت ماده ای که پس از انفجار بزرگ وجود داشت.
این وضعیت ماده فقط در درجه حرارت و تراکم بسیار بالا وجود دارد و یک “سوپ” کوارک ها و گلوله های آزاد است ، ذرات اصلی که پروتون ها را تشکیل می دهند. دانستن پلاسما کوارک-گلوئون می تواند نشان دهد که در اولین میکرو ثانیه ها چه شرایطی در جهان وجود دارد و چگونه می تواند به پروتون ها و نوترون ها و در نهایت مسئله ای که امروز فضا را پر می کند ، می دهد.
تست کلیدی که از اسفنیکس منتقل شده است تا ثابت کند که آماده اندازه گیری خواص پلاسما کوارک گلون است ، “شمع استاندارد” در فیزیک ذرات نامیده می شود. این نباید با Supernovae نوع 1A ، “شمع های استاندارد” که اخترشناسان برای اندازه گیری مسافت های فضا از آن استفاده می کنند ، اشتباه گرفته شود.
در این حالت ، “شمع استاندارد” به اندازه گیری یک ثابت چاه اشاره دارد که می تواند برای ارزیابی صحت ردیاب استفاده شود. پروژه اسفنیکس با اندازه گیری دقیق تعداد ذرات ایجاد شده هنگام دو یون طلا به همراه سرعت نور و با اندازه گیری انرژی جمعی این ذرات ، این ریش را تصویب کرد.
آشکارساز همچنین موفق به تعیین تعداد ذرات باردار شده در هنگام برخورد با سر بین یون های طلا و آنهایی که در برخورد با نگاه بین یون های طلا شلیک شده اند ، تعیین کرده است.
Sphenix دریافت که 10 برابر بیشتر ذرات در برخورد با سر خود ایجاد شده است و این ذرات 10 برابر بیشتر از انرژی آنهایی است که در طی یک درگیری با یک نگاه ایجاد می شوند.
گونتر رولند ، عضو تیم همکاری Spenix و استاد فیزیک در انستیتوی فناوری ماساچوست (MIT) ، در بیانیه ای گفت: “این نشان می دهد که ردیاب همانطور که باید کار می کند.” “به نظر می رسد که شما پس از گذراندن 10 سال در ساخت آن ، یک تلسکوپ جدید را به فضا ارسال کرده اید ، و او اولین عکس را می چسباند. این لزوماً تصویری از چیز کاملاً جدید نیست ، بلکه ثابت می کند که او اکنون آماده است تا یک علم جدید را شروع کند.”
پلاسما Quark-Gluon در اطراف نیست
شتاب دهنده های ذرات مانند ریک ذرات را با سرعت تقریباً نور در پرتوهای دور مخالف دور می زنند ، که هنگام ملاقات ، انرژی زیادی را آزاد می کنند. این انرژی می تواند به صورت پلاسما از کوارک-گلون ظاهر شود.
این پلاسما کوارک گلون برای مدت طولانی به ابتدای جهان نمی چسبید و وجود آن در شتاب دهنده های ذرات به همان اندازه کوتاه مدت است. هنگامی که پلاسما کوارک گلون تولید می شود ، فقط برای یک ادامه می یابد شش گانه در هر ثانیه در طول وجود آن ، دمای زیادی از تریلیون ها دارد. ذرات آن به عنوان “مایع کامل” عمل می کنند و نه به عنوان مجموعه ای از ذرات تصادفی.
با خنک شدن پلاسما ، این وضعیت عجیب و غریب از بین می رود ، و کوارک گلون پلاسما پروتون ها و نوترون هایی را تشکیل می دهد که از محل برخورد اولیه ذرات به رقابت می پردازند.
رولاند توضیح داد: “شما هرگز پلاسما کوارک گلون را نمی بینید ، فقط خاکستر آن را می بینید ، به اصطلاح ، به شکل ذرات ناشی از تجزیه آن.” “با اسفنیکس ، ما می خواهیم این ذرات را برای بازسازی پلاسما پلاسما کوارک-گلوئون ، که اساساً برای لحظه ای ناپدید شده است ، اندازه گیری کنیم.”
ردیاب اسفنیکس ، که اندازه یک خانه دو طبقه است و حدود 1000 تن وزن دارد ، بین دو تیر اصلی ریکا قرار دارد و منتظر است که با برخورد بمباران شود. Sphenix نسل بعدی جایگزینی آزمایش پیشگام برای تعامل هسته ای انرژی بالا (Phenix) است و قادر به ضبط و اندازه گیری 15000 برخورد در هر ذره در ثانیه است.
سیستم های آن به آن اجازه می دهد تا به عنوان یک دوربین سه بعدی عظیم عمل کند و تعداد ذرات تولید شده در این درگیری ها ، انرژی ها و حتی مسیرهای آنها را ردیابی کند.
محقق MIT -CAMERON DEAN گفت: “Sphenix از توسعه فناوری ردیاب استفاده کرد ، زیرا RIC 25 سال پیش برای جمع آوری داده ها با سریعترین سرعت ممکن تغییر کرد.” “این به ما امکان می دهد برای اولین بار فرآیندهای فوق العاده نادر را بررسی کنیم.”
این تیم با این تست شمع استاندارد به مدت 3 هفته در پاییز 2024 ، مراحل خود را با این تست شمع استاندارد قرار داد.
دین افزود: “سرگرمی برای Sphenix تازه شروع شده است.” “ما در حال حاضر به سمت برخورد ذرات باز می گردیم و از ما انتظار داریم که چند ماه دیگر این کار را انجام دهیم. با تمام داده های خود می توانیم به دنبال فرآیند نادر یک میلیارد باشیم ، که می تواند ایده ای از مواردی مانند چگالی QGP ، انتشار ذرات از طریق ماده فوق العاده و چقدر انرژی برای اتصال ذرات مختلف به ما بدهد.”
تحقیقات تیم در نسخه آگوست مجله فیزیک انرژی بالا منتشر شده است ،
