论提供了寻求夸克汤关键点的路线图

作者:化学

  由于核物理理论的新发展,科学家探索模拟早期宇宙的扩展火球有新的迹象,因为它们绘制了从原始等离子体到物质的过渡,正如我们所知道的那样。在最近作为编辑在物理评论快报(PRL)中提出建议的论文中描述的理论工作确定了关键模式,这些模式将证明在核物质的不同阶段之间存在所谓的“临界点”。 。就像描绘水的各个阶段的冷冻和沸点 - 液体,固体冰和蒸汽 - 核物理学家寻求识别的点将帮助他们理解我们宇宙结构的基本属性。

  核物理学家通过碰撞普通原子核 - 由质子和中子构成 - 在一个叫做相对论重离子对撞机(RHIC)的“原子粉碎机”中创建火球,这是美国能源部布鲁克海文国家实验室的科学用户设施。亚原子粉碎产生的温度可达数万亿度,足以“融化”质子和中子并释放内部构造块 - 夸克和胶子。对撞机基本上将时钟转回来重建大爆炸后存在的“夸克 - 胶子等离子体”(QGP)。通过跟踪从火球中出现的粒子,科学家们可以了解核相变 - 包括熔化以及夸克和胶子如何“冻结”

  “我们希望了解QGP的特性,”核论者Raju Venugopalan说,他是新论文的作者之一。“我们不知道如何使用这些属性,但100年前,我们不知道我们如何使用电子的集体属性,这些属性现在构成了我们几乎所有技术的基础。当时,电子就像现在的夸克和胶子一样充满异国情调。“

  在低能量RHIC碰撞中,科学家怀疑,虽然从QGP到普通质子/中子的相位发生变化,但两种不同的状态(QGP和普通核物质)共存 - 就像蒸汽和液态水的气泡在相同温度下共存一样。一壶开水。就好像夸克和胶子(或液态水分子)必须在那个温度下停止并且在它们获得作为QGP(或蒸汽)逃逸所需的能量之前付出代价。

  在这个所谓的“临界点”,会有一个停车位,但成本是0美元,所以夸克和胶子可以很快从质子和中子转移到QGP - 几乎就像锅里的所有水一样在一瞬间转向蒸汽。当水在高压下达到其沸点时,这实际上可能发生,其中液体和压缩气相之间的区别模糊到两者的点几乎无法区分。在QGP的情况下,物理学家会期望看到这种戏剧性效果的迹象 - 观察到的粒子波动的模式撞击他们的探测器 - 他们越接近这个临界点。

  在已经在中间能量下进行的实验中,STAR物理学家已经观察到这种模式,这可能是假设临界点的迹象。从2019年开始,在第二次能量扫描期间,这种搜索将在更广泛的能量范围内继续提高精确度.Brookhaven物理学家Swagato Mukherjee,Venugopalan和前博士后Yi Yin(现在麻省理工学院)的新理论工作 - 新资助的光束能量扫描理论(BEST)核理论专题研究 - 将为实验研究人员提供指导路线图。

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