Veliki Hadronski Sudarač Započinje Kolizije Kiseikovih Jonova
Veliki hadronski sudarač (LHC) započeo je svoje prve kolizije kisikovih iona, u najnovijem pokušaju da istraži rane faze svemira. Ovaj spektakularni uređaj poznat je po svojim kolizijama protona, koje su na kraju dovele do otkrića Higgsovog bozona i Higgsovog polja, koje je odgovorno za davanje mase elementalnim česticama poput elektrona, kvarkova i drugih bozona slabe sile. Međutim, LHC također ima sposobnost kolidiranja teških iona, što su veći atomi ili molekuli sa električnim nabojem.
Što se Događa Kada Se Kolidiraju Teški Ioni?
Kada se teški ioni sudaraju, može doći do stvaranja kvark-gluon plasme (QGP), što omogućuje istraživanje uvjeta iz ranog svemira. “Nekoliko milijuntih dijelova sekunde nakon Velikog praska, svemir je bio ispunjen nevjerojatno vrućom i gustu juhom od raznih čestica koje su se kretale blizu brzine svjetlosti. Ova mješavina bila je dominirana kvarkovima, osnovnim česticama materije, i gluonima, nositeljima snažne sile koji obično ‘drže’ kvarkove zajedno u poznatim protonima i neutronima,” objašnjava CERN. “Kako bismo rekreirali uvjete slične onima u vrlo ranom svemiru, moćni akceleratori uzrokuju frontalne kolizije između masivnih iona, poput zlatnih ili olovnih jezgri.”
Prva Kolizija Kiseikovih Jonova
Iako je LHC dosad uglavnom radio s teškim olovnim ionima, koji sadrže 82 protona i 126 neutrona, od jučer znanstvenici započinju kolizije lakših iona. Tijekom ovog eksperimenta, sudarivat će kisikove ione jedne s drugima, neon s neonom, i protone s jezgrom kisika. “Ove kolizijske sisteme će nam omogućiti istraživanje kako se svojstva QGP-a pojavljuju u odnosu na veličinu sistema,“ rekao je Riccardo Longo, fizičar iz ATLAS grupe teških iona. “Dok dobro razumijemo snažnu silu u ‘hladnim’ uvjetima, zahvaljujući istraživanjima kolizija proton-proton, i u ekstremno vrućim i gustim okruženjima poput kolizija olovo-olovo, pitanje ostaje: što se događa između? Nadamo se da će nam ovi lakši sistemi pomoći da povežemo te točke.”
Moguće Iznenađenja u Istraživanju
Fizičari imaju pojma što mogu očekivati, ali eksperimenti poput ovog mogu donijeti mnogo iznenađenja. “Trenutno postoje samo teorije o tome kako bi ti sistemi trebali reagirati na ovim energijama,” rekao je Ivan Amos Cali, član CMS Heavy Ions grupe zadužene za studij kolizija. “Ovo je prvi put da ćemo zapravo vidjeti što se događa – nitko nikada nije napravio ovu vrstu mjerenja!”
Jet Quenching i Kolektivni Tok
Na primjer, kada su proučavali kolizije težih iona i kolizije ksenon-ksenon, znanstvenici u ATLAS-u primijetili su “jet quenching”, kao visokoenergetske čestice gube energiju dok prolaze kroz kvark-gluon plazmu. Jet quenching nije viđen u kolizijama proton-olovo, koje su formirale manji sistem kvark-gluon plazme. “Teorija predviđa da bismo trebali vidjeti početak jet quenchinga u kolizijama kisik-kisik,” dodao je Longo. “Ako primijetimo čak i umjerenu supresiju, to bi moglo odrediti kritičnu veličinu sistema pri kojoj jet quenching počinje.”
Osim toga, važan aspekt ovih studija je “kolektivni protok” viđen u kolektivnom kretanju čestica koje izlaze iz kvark-gluon plazme. Proučavanje kolizija kisika moglo bi nam pomoći da saznamo više o ovom kolektivnom ponašanju i o geometrijskoj strukturi jezgara kisika.
Novi Izazovi s Lakšim Elementima
Dok su kolizije u velikoj mjeri u domeni LHC-a, kolidiranje lakših elemenata donosi nove izazove, s potencijalom za “kontaminaciju snopa”. “Ovo je problem s kojim se ne suočavamo s protonskim snopovima, ali s kisikom doživljavamo ono što nazivamo efektom transmutacije,” objasnio je Roderik Bruce, specijalist za ione LHC-a. “Svaka kolizija stvara sekundarne čestice iste omjere naboja i mase kao kisikovi ioni, one zagađuju snop i potencijalno otežavaju analizu kolizija.”
Zaključak: Uzbudljiva Istraživanja Isključenih Elmenata
Istraživanja će se odvijati od 1. do 9. srpnja, s ciljem da znanstvenici prikupe što više podataka tijekom eksperimenta. Ova nova faza istraživanja u LHC-u ne samo da obećava nova saznanja o ranim fazama svemira, već i izazove koji će obogatiti znanstveno razumijevanje te granice fizike čestica.
