Partículas que emergen incluso de las colisiones de energía más bajas de pequeños deuterones con grandes núcleos pesados en el Relativistic Heavy Ion Collider RHIC, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los EE. UU.Los científicos del comportamiento se asocian con la formación de una sopa de quarks y gluones, los componentes básicos fundamentales de casi toda la materia visible. Estos resultados del experimento PHENIX de RHIC sugieren que estas colisiones a pequeña escala podrían estar produciendo pequeñas partículas de materia de corta duración que imitancómo era el universo primitivo hace casi 14 mil millones de años, justo después del Big Bang.
Los científicos construyeron RHIC, en gran parte, para crear este "plasma de quark-gluón" QGP para que pudieran estudiar sus propiedades y aprender cómo la fuerza más fuerte de la naturaleza une quarks y gluones para formar protones, neutrones y átomos que formanEl universo visible hoy en día. Pero inicialmente esperaban ver signos de QGP solo en colisiones altamente energéticas de dos iones pesados como el oro. Los nuevos hallazgos: correlaciones en la forma en que las partículas emergen de las colisiones que son consistentes con lo que los físicos han observadoen las colisiones de iones grandes más enérgicas, agregue a un creciente cuerpo de evidencia de RHIC y el Gran Colisionador de Hadrones LHC de Europa que QGP también se puede crear en sistemas más pequeños.
La colaboración de PHENIX ha presentado los hallazgos en dos documentos separados a las revistas Cartas de revisión física y Revisión física C y presentaremos estos resultados en una reunión en Cracovia, Polonia, esta semana.
"Estos son los primeros documentos que salen de las colisiones de deuterón-oro de 2016, y esta es una indicación de que probablemente estamos creando QGP en sistemas pequeños", dijo Julia Velkovska, portavoz adjunta de PHENIX de la Universidad de Vanderbilt. "PeroHay otras cosas que hemos visto en los sistemas más grandes que aún tenemos que investigar en estos nuevos datos. Buscaremos otra evidencia de QGP en los sistemas pequeños utilizando diferentes formas de estudiar las propiedades del sistema que estamos creando.," ella dijo.
flujo colectivo
Una de las primeras señales de que las colisiones de RHIC de dos iones de oro estaban creando QGP vino en forma de "flujo colectivo" de partículas. Surgieron más partículas del "ecuador" de dos iones colisionantes superpuestos que perpendiculares a la dirección de colisiónLos científicos creen que este patrón de flujo elíptico es causado por las interacciones de las partículas con el QGP casi "perfecto", es decir, de flujo libre, líquido creado en las colisiones. Desde entonces, las colisiones de partículas más pequeñas con iones pesados tienenresultó en patrones de flujo similares tanto en RHIC como en LHC, aunque a menor escala. También se ha demostrado que los patrones de flujo tienen una fuerte relación con la forma geométrica de la partícula de proyectil que está colisionando con el núcleo más grande.
"Con estos resultados en la mano, queríamos probar sistemas cada vez más pequeños a diferentes energías", dijo Velkovska. "Si cambia la energía, puede cambiar el tiempo que el sistema permanece en la fase líquida, y tal vez hacerlodesaparecer."
En otras palabras, querían ver si podían desactivar la creación de QGP.
"Después de tantos años hemos aprendido que cuando se crea QGP en las colisiones sabemos cómo reconocerlo, pero eso no significa que realmente comprendamos cómo funciona", dijo Velkovska. "Estamos tratando de entender cómoEl comportamiento del fluido perfecto emerge y evoluciona. Lo que estamos haciendo ahora bajar de energía, cambiar el tamaño es un esfuerzo por aprender cómo surge este comportamiento en diferentes condiciones. RHIC es el único colisionador en el mundo que permite talgama de estudios sobre diferentes energías de colisión con diferentes especies de partículas en colisión ".
bajando la energía
Durante un período de aproximadamente cinco semanas en 2016, el equipo de PHENIX exploró las colisiones de deuterones hechos de un protón y un neutrón con iones de oro a cuatro energías diferentes 200, 62.4, 39 y 19.6 mil millones de electronvoltios, o GeV.
"Gracias a la versatilidad de RHIC y la capacidad del personal del Departamento de Aceleradoras y Colisionadores de Brookhaven para cambiar y sintonizar rápidamente la máquina para diferentes energías de colisión, PHENIX pudo registrar más de 1.500 millones de colisiones en este corto período de tiempo,"Dijo Velkovska.
Para el documento presentado a la República Popular China, Darren McGlinchey, colaborador de PHENIX del Laboratorio Nacional de Los Alamos, dirigió un análisis de cómo surgieron las partículas a lo largo del plano elíptico de las colisiones en función de su impulso, cuán centrales superpuestas por completo las colisionesfueron y cuántas partículas se produjeron.
"El uso de un proyectil de deuterón produce una forma altamente elíptica, y observamos una persistencia de esa geometría inicial en las partículas que detectamos, incluso a baja energía", dijo McGlinchey. Tal persistencia de la forma podría ser causada por la interacción con un QGP creado enestas colisiones. "Este resultado no es evidencia suficiente para declarar que existe QGP, pero es una evidencia creciente de ello", dijo.
Ron Belmont, un colaborador de PHENIX de la Universidad de Colorado, dirigió un análisis de cómo los patrones de flujo de partículas múltiples dos y cuatro partículas en cada energía y seis en la energía más alta se correlacionaron. Esos resultados se enviaron a PRL.
"Encontramos un patrón muy similar en las correlaciones de dos y cuatro partículas para todas las energías diferentes, y también en las correlaciones de seis partículas con la energía más alta", dijo Belmont.
"Ambos resultados son consistentes de que el flujo de partículas se observa hasta la energía más baja. Por lo tanto, los dos papeles trabajan juntos para pintar una imagen agradable", agregó.
Hay otras posibles explicaciones para los hallazgos, incluida la existencia postulada de otra forma de materia conocida como condensado de vidrio de color que se cree que está dominada por la presencia de gluones en el corazón de toda la materia visible.
"Para distinguir el condensado de vidrio de color del QGP, necesitamos descripciones teóricas más detalladas de cómo se ven estas cosas", dijo Belmont.
Velkovska señaló que muchos nuevos estudiantes han sido reclutados para continuar el análisis de los datos existentes del experimento PHENIX, que dejó de tomar datos después de la ejecución de 2016 para dar paso a un detector renovado conocido como sPHENIX.
"Hay mucho más por venir de PHENIX", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional Brookhaven . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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