Experiment CMS na urychlovači Large Hadron Collider (LHC) v CERNu přinesl důkazy, že kvark-gluonové plazma dokáže na průlet rychlých částic reagovat vznikem takzvaného difuzního ocasu neboli wake. Jde o změnu rozložení částic v médiu za prolétajícím kvarkem či gluonem, podobnou poruše hladiny za lodí. Výsledek podporuje obraz plazmatu jako velmi husté kapaliny, nikoli jako řídkého souboru částic, které se navzájem téměř neovlivňují.
Kvark-gluonové plazma je stav hmoty, v němž nejsou kvarky a gluony, částice zprostředkující silnou interakci, uzavřeny uvnitř protonů a neutronů. Podle současných modelů vyplňovalo vesmír během prvních mikrosekund po velkém třesku, kdy byla teplota a hustota látky mimořádně vysoká. V laboratoři vzniká na velmi krátkou dobu při srážkách těžkých atomových jader, například jader olova, urychlených téměř na rychlost světla.
Výzkumníci sledovali částice vznikající v okolí dvojic protisměrných jetů. Jet je úzký svazek částic, který vzniká při rozpadu nebo hadronizaci vysokoenergetického kvarku či gluonu. Když takový svazek prochází plazmatem, předává mu část energie a hybnosti. Analýza porovnávala srážky jader olova se srážkami protonů, v nichž se horké plazma netvoří, a hledala rozdíly v rozložení částic kolem jetů.
V centrálních srážkách, při nichž se jádra překrývají nejvíce a vzniká největší množství plazmatu, zaznamenal experiment za směrem jetu úbytek částic s příčnou hybností mezi 1 a 2 gigaelektronvolty. Signál se od očekávání bez účinku plazmatu odchyloval o více než pět směrodatných odchylek. To je ve fyzice částic obvyklá hranice pro označení výsledku za statisticky přesvědčivý.
Podle studie zveřejněné v časopise Physics Letters B pozorování ukazuje, že plazma na pohybující se částice odpovídá kolektivně. Neznamená to ale, že vědci přímo fotografovali jednotlivé vlny v kapalině. Jejich existence se odvozuje ze statistických korelací mezi jety a částicemi, které po srážce zaznamenal detektor CMS. Výsledek proto popisuje chování celého média, nikoli mechanický pohyb jediné kapalné vrstvy.
Měření navazuje na více než dvě desetiletí výzkumu vlastností kvark-gluonového plazmatu. Fyzikové už dříve pozorovali, že se plazma rozpíná kolektivně a má velmi malou viskozitu, tedy klade malý odpor proudění. Nová analýza doplňuje tento obraz o přímější informaci o tom, jak médium reaguje na průlet energetických částic. Přesnější měření tak mohou pomoci určit jeho hustotu, ztráty energie a způsob, jakým se horká hmota v raném vesmíru rozpínala a chladla.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.