Fyzikové při srážkách jader kyslíku vytvořili podmínky, v nichž podle jejich měření vzniká kvark-gluonové plazma – mimořádně horký a hustý stav hmoty, který podle současných představ vyplňoval vesmír krátce po velkém třesku. Výsledky experimentu STAR na urychlovači Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) zveřejnil časopis Physical Review Letters.
Výzkumníci analyzovali data ze srážek jader kyslíku zaznamenaných v roce 2021 při energii 200 GeV na pár nukleonů. Jedno jádro kyslíku obsahuje osm protonů a osm neutronů, takže jde o výrazně menší systém než při běžně zkoumaných srážkách jader zlata. Právě velikost systému byla pro experiment důležitá: vědci se snažili zjistit, jak malé mohou srážky být, aby v nich ještě vznikla hmota s vlastnostmi kvark-gluonového plazmatu.
Jako hlavní známku jeho přítomnosti sledovali takzvané zhášení jetů. Jety jsou úzké proudy částic vznikající při srážce kvarků nebo gluonů; pokud procházejí hustým prostředím, část své energie mu předají a z urychlovače vyletí zeslabené. Tým porovnával proudy částic vznikající v čelních srážkách s těmi ze srážek, při nichž se jádra pouze okrajově minula a vytvořila podstatně méně částic.
V centrálnějších, tedy nejbouřlivějších srážkách byly výtěžky částic a jetů s vysokou energií přibližně o 20 procent nižší než v méně aktivních srážkách. U jetů s větším poloměrem analýza odpovídala posunu příčné hybnosti o 0,70 GeV/c, s nejistotou 0,15 GeV/c statistickou a 0,10 GeV/c systematickou. Příčinu vědci připisují interakcím částic s horkou hmotou vytvořenou při srážce.
Samotné snížení počtu částic ještě neznamená, že vzniklo kvark-gluonové plazma. V tomto případě však měření podle autorů poskytlo silný důkaz zhášení jetů, které patří mezi nejpřesvědčivější známky jeho vzniku. Výsledek je významný také energií experimentu. Srážky kyslíku na Velkém hadronovém urychlovači v CERN probíhají při energiích přesahujících 5000 GeV, zatímco RHIC zkoumal stejný typ jader při podstatně nižší energii.
Studie proto neposouvá hranici poznání tím, že by vytvořila nový druh hmoty, ale tím, že zpřesňuje podmínky jejího vzniku. Ukazuje, že zhášení jetů lze pozorovat i v malém systému kyslík–kyslík při energii 200 GeV na pár nukleonů. Neznamená to však, že všechny projevy pozorované v malých srážkách lze automaticky připsat plazmatu; fyzikové u některých dalších signálů stále zvažují i jiné mechanismy.
RHIC ukončil provoz v roce 2026, ale při posledním běhu urychlovače shromáždily detektory STAR a sPHENIX další data ze srážek kyslíku. Jejich analýza by měla pomoci určit, při jaké velikosti systému a jak nízké energii se charakteristické projevy kvark-gluonového plazmatu vytrácejí. Taková hranice může přispět k přesnějšímu popisu prvních mikrosekund vývoje vesmíru.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.