Оттегі мен неон ядроларының соқтығысулары ғалымдарға кварк-глюон плазмасының қасиеттерін тереңірек түсінуге және неон ядросының асимметриялық пішінін растауға мүмкіндік берді.

Кварк-глюон плазмасы: Ерте Ғаламға терезе

Атом ядроларының соқтығысуын зерттеу физиктерге кварк-глюон плазмасын (ҚГП) — материяның ерекше күйін, Үлкен жарылыстан кейін алғашқы микросекундтарда, атомдар пайда болмай тұрып, кеңістікті еркін бөлшектерден тұратын тығыз әрі ыстық плазма толтырған кезеңде болған күйді зерттеуге мүмкіндік береді.

Жақында ғана ҚГП-ны зерттеу бойынша тәжірибелер Үлкен адрондық коллайдерде (ҮАК) ксенон немесе қорғасын сияқты ауыр иондармен жүргізілген еді. Бұл ең ірі плазма тамшыларын алуға мүмкіндік берді. Жазда ҮАК тарихында алғаш рет жеңіл ядролар — оттегі мен неон соқтығыстырылды. Бұл үшін ғалымдарға әдетте протон шоқтарымен толтырылатын үдеткіштің стандартты конфигурациясын өзгертуге тура келді.

Тәжірибелердің алғашқы нәтижелері

ALICE, ATLAS, CMS және LHCb тәжірибелері алты күн ішінде жаңа деректер жинап, оларды Initial Stages конференциясында ұсынды. Зерттеушілер ҚГП тамшысы кеңейіп, суығанда пайда болатын бөлшектердің ұшу бұрыштары мен бағыттарындағы нәзік заңдылықтарды өлшеуге назар аударды. Бұл параметрлер ядро соқтығысу аймағындағы бұрмалануларды көрсетеді.

Гидродинамика және ядро пішіні

Бөлшектердің қозғалыс үлгілері сұйықтық ағыстарына ұқсас болғандықтан, ғалымдар кәдімгі сұйықтықтарды сипаттауда қолданылатын гидродинамикалық модельдерді пайдаланды. Бұл ҚГП қасиеттері мен соқтығысқан ядролардың геометриясын дәлірек зерттеуге мүмкіндік берді. Модельдеу оттегі мен неон соқтығысулары ағындар туралы протон немесе ауыр ион соқтығысуларына қарағанда дәлірек деректер беретінін көрсетті.

ALICE, ATLAS және CMS коллаборациялары оттегі мен неон соқтығыстарында айтарлықтай эллипстік және үшбұрышты ағындарды тіркеді. Ағын сипаты соқтығысу түріне — жанама немесе тікелей — байланысты екені анықталды. Теориялық есептеулер мен тәжірибелік деректердің сәйкес келуі жүйе өлшемі кіші болғанына қарамастан, ауыр иондардағы нәтижелерге ұқсас болды.

Неон ядросының геометриясы және жаңа жаңалықтар

Ғалымдар жеңіл ядролар соқтығыстарындағы ағын параметрлері олардың геометриясына тәуелді деп санайды. Нәтижелер неон ядросының созылыңқы, кегльге ұқсас пішінін растады және гидродинамикалық ағындар ҮАК-дегі әртүрлі соқтығысу жүйелерінде пайда болатынын көрсетті.

Жеңіл иондардың соқтығысулары ҚГП-ны зерттеуде жаңа кезең ашты. Неон мен оттегі ядролары қорғасын немесе ксенонға қарағанда тек кіші ғана емес, сонымен қатар пішіні де дұрыс емес. Бұл ҚГП түзілуі үшін қажетті ядроның минималды өлшемі туралы маңызды деректер алуға мүмкіндік береді.

Қосымша растаулар және нәтижелердің маңызы

Неон ядросының пішінін зерттеуге ерекше көңіл бөлінді. Теориялық тұрғыда ол боулинг кегліне ұқсас созылыңқы болуы керек. ҮАК-дегі жаңа тәжірибелер бұл көріністі нақтылады. LHCb коллаборациясы 2024 жылы SMOG қондырғысында жазылған деректерді пайдаланып, қорғасын-аргон және неон соқтығыстарында алынған неон ядросының пішінін растайтын қосымша нәтижелер ұсынды.

«Бұл нәтижелер ядро құрылымына және материяның Үлкен жарылыстан кейін қалай пайда болғанына жаңа көзқарас береді», — деп атап өтті CERN-нің зерттеулер және есептеу техникасы жөніндегі директоры Йоахим Мних (Joachim Mnich).