Fyzici, kteří se snažili znovu vytvořit věc, která existovala při narození vesmíru, očekávali něco jako plyn a skončili s „dokonalou“ tekutinou, čtyři týmy vědců nahlásily na zasedání americké fyzické společnosti 18. dubna. Jeden z týmů je veden MIT.
„Tato skutečně ohromující zjištění nás vedla k závěru, že vidíme něco zcela nového - nečekanou formu hmoty - což otevírá nové možnosti myšlení o základních vlastnostech hmoty a podmínkách, které existovaly hned po [Velkém třesku], “Řekl Raymond Orbach, ředitel Úřadu pro vědu amerického ministerstva energetiky, hlavní zastánce výzkumu.
Na rozdíl od běžných tekutin, ve kterých se jednotlivé molekuly náhodně pohybují, se zdá, že nová hmota se pohybuje ve vzorci, který vykazuje vysoký stupeň koordinace mezi částicemi - něco jako hejno ryb, které reaguje jako jedna entita při pohybu měnícím se prostředím. Tento tekutinový pohyb je téměř „dokonalý“, jak je definováno hydrodynamickými rovnicemi.
Představte si proud medu, pak proud vody. "Voda teče mnohem snadněji než med a zdá se, že nová tekutina, kterou jsme vytvořili, teče mnohem snadněji než voda," řekl Wit Busza, vedoucí týmu MIT a profesor fyziky Francis Friedman. Další fakultou MIT, která se na práci podílí, jsou profesor Bolek Wyslouch a docent Gunther Roland, oba fyzika.
Busza poznamenává, že výsledky nevylučují, že v mladém vesmíru existovala plynná forma hmoty, ale data naznačují „něco jiného a možná ještě zajímavějšího při nižších hustotách energie vytvořených v RHIC. (Relativistický těžký iontový kluzák). “
Výzkum také vedl k několika dalším překvapením. Například „„ v datech vidíme eleganci, která se neodráží v našem teoretickém porozumění - zatím, “řekl Roland.
Zrození vesmíru
Asi deset milionů vteřin po Velkém třesku fyzici věří, že vesmír byl složen z plynu slabě interagujících objektů, kvarků a gluonů, které by se nakonec shlukly do formy atomových jader a hmoty, jak ji známe.
V posledních 25 letech se tedy vědci snažili znovu vytvořit tu plynnou nebo kvark-gluonovou plazmu tím, že postavili stále větší atomové senzory. "Cílem je urychlit jádra na téměř rychlost světla a pak je nechat narazit přímo na hlavu," řekl Busza. "Za těchto podmínek se očekává, že se vytvoří plazma." Současných výsledků bylo dosaženo v Relativistickém těžkém iontovém kluzáku umístěném v DOE v Brookhaven National Laboratory.
RHIC urychluje zlatá jádra v kruhové trubici o průměru asi 2 km. Na čtyřech místech se jádra srazí a kolem těchto míst vybudovaly týmy vědců detektory, které shromažďují data. Čtyři nástroje - STAR, PHENIX, PHOBOS a BRAHMS - se liší svým přístupem ke sledování a analýze chování částic. Práce na zasedání APS shrnují první tři roky výsledků RHIC ze všech čtyř zařízení. Příspěvky z každého týmu budou také zveřejněny současně v nadcházejícím čísle časopisu Nuclear Physics A.
MIT je vedoucí institucí pro PHOBOS, což je spolupráce mezi USA, Polskem a Tchaj-wanem. "Jsme velmi malí," řekl Busza, který vyvinul koncept zařízení. „STAR a PHENIX stojí asi 100 milionů dolarů a mají asi 400 zaměstnanců. Stáli jsme méně než 10 milionů dolarů a máme asi 50 lidí, “řekl. (BRAHMS je také malý.)
Tým PHOBOS přesto získal první výsledky z fyziky ze tří z pěti experimentálních běhů RHIC a na čtvrté si svázal první. (Pátý běh se stále analyzuje.)
V jednom z těchto běhů tým shromáždil data, analyzoval je a do pěti týdnů předložil referát o práci. "To je neslýchané ve vysokoenergetické fyzice," řekl Busza, který Rolandovi připočítal rychlý obrat. "Byl to člověk, který řídil extrakci fyziky z dat."
Co bude dál?
Přestože větší detektory RHIC budou i nadále shromažďovat data, PHOBOS byl v důchodu. "Z pohledu nákladů a přínosů máme pocit, že jsme z tak malého experimentu získali co nejvíce znalostí," řekl Busza.
Tým se nyní dívá do budoucnosti. Členové doufají, že budou pokračovat ve studiu u nástupce RHIC, přičemž v Evropě se buduje Velký hadronový srážka (LHC). Toto zařízení bude mít třicetinásobnou kolizní energii jako RHIC, což přinese vědcům, kteří jsou mnohem blíže podmínkám při narození vesmíru. "Na LHC otestujeme, co si myslíme, že jsme se naučili od RHIC," řekl Busza. "Očekáváme také nová překvapení, možná ještě větší překvapení," uzavřel.
Výzkumní pracovníci MIT, kteří se v současné době podílejí na PHOBOS, jsou Maarten Ballintijn, Piotr Kulinich, Christof Roland, George Stephans, Robin Verdier, Gerrit vanNieuwenhuizen a Constantin Loizides. V týmu je také šest postgraduálních studentů; výzkum již vyústil v pět prací, z nichž dvě jsou na cestě.
Původní zdroj: MIT News Release
