اولین شواهد مستقیم از پلاسمای کوارک-گلوئون در برخوردهای هسته‌ای کوچک مشاهده شد
دانشمندان در برخورددهنده یون‌های سنگین نسبیتی (RHIC) به شواهد جدیدی دست یافته‌اند که برخوردهای هسته‌های کوچک با بزرگ می‌تواند لکه‌های کوچکی از پلاسمای کوارک-گلوئون (QGP)، حالتی از ماده که تصور می‌شود در جهان فقط لحظاتی پس از بیگ‌بنگ وجود داشته، ایجاد کند.
این کشف اولین شواهد مستقیم از از دست دادن انرژی ذرات پرانرژی در این سیستم‌های برخوردی کوچک، که نشانه کلیدی از تشکیل QGP است، ارائه می‌دهد.
پیش‌تر تصور می‌شد که تنها برخوردهای هسته‌های بزرگ، مانند طلا، قادر به ایجاد انرژی کافی برای ایجاد QGP هستند. این به دلیل این است که هسته‌های بزرگ‌تر پروتون و نوترون‌های بیشتری دارند و منجر به برخوردهای قدرتمندتری می‌شوند.
با این حال، یافته‌های اخیر از آزمایش PHENIX در RHIC این فرضیه را به چالش کشیده است. نتایج نشان می‌دهد که حتی سیستم‌های برخوردی کوچک می‌توانند این قطرات اولیه را تولید کنند.
مشاهده کوئینچینگ جت
«ما برای اولین بار در یک سیستم برخوردی کوچک، سرکوب ذرات پرانرژی را که یکی از دو اثبات اصلی برای QGP است، یافتیم.» یاسویوکی اکبا، سخنگوی مشارکت PHENIX، گفت.
با تحلیل داده‌های برخورد دوتریون‌ها (یک هسته کوچک ) با یون‌های طلا، دانشمندان پدیده‌ای را مشاهده کردند که به نام «کوئینچینگ جت» شناخته می‌شود.
«جت‌ها زمانی ساخته می‌شوند که یک کوارک یا گلوئون درون پروتون یا نوترون در یکی از پرتوهای یونی RHIC به شدت با کوارک یا گلوئون در ذرات هسته‌ای که پرتو در جهت مخالف می‌رود، برخورد می‌کند.» دانشمندان در یک بیانیه مطبوعاتی توضیح دادند.
کوئینچینگ جت زمانی رخ می‌دهد که ذرات پرانرژی تولیدشده در برخورد انرژی خود را هنگام تعامل با QGP از دست می‌دهند، مشابه به نحوی که یک جسم هنگام حرکت در آب کند می‌شود.
روش جدید برای اندازه‌گیری مرکزی بودن
برای اندازه‌گیری دقیق این از دست دادن انرژی، تیم تحقیقاتی از روشی جدید برای تعیین مرکزی بودن برخوردها یا درجه‌ای که برخورد از برخورد مستقیم است استفاده کرد.
با استفاده از فوتون‌های «مستقیم» که در برخورد تولید شده و تحت تأثیر QGP قرار نمی‌گیرند به عنوان مرجع، آنها توانستند تعداد دقیق ذرات پرانرژی تولید شده را با تعداد فوتون‌ها مقایسه کنند.
این مقایسه نشانه واضحی از از دست دادن انرژی و در نتیجه تشکیل QGP ارائه داد.
«وقتی که از فوتون‌های مستقیم به عنوان معیاری دقیق و دقیق از مرکزی بودن برخورد استفاده می‌کنیم، می‌توانیم سرکوب [در برخوردهای مرکزی] را به طور واضح مشاهده کنیم.» اکبا افزود.
این یافته جدید شواهد بیشتری ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد QGP می‌تواند در سیستم‌های برخوردی کوچک‌تر از آنچه قبلاً تصور می‌شد ایجاد شود.
پیامدها و تحقیقات آینده
دانشمندان اکنون از همان روش برای تحلیل سایر سیستم‌های برخوردی کوچک، مانند پروتون-طلا و هلیوم-۳-طلا، برای تأیید این یافته‌ها استفاده می‌کنند.
«تحلیل‌های جاری داده‌های پروتون-طلا و هلیوم-۳-طلا PHENIX با استفاده از همین تکنیک به روشن‌تر کردن منشأ این سرکوب کمک خواهد کرد تا درک فعلی ما را تأیید کند یا با توضیحات رقابت‌کننده آن را رد کند.» اکسل دریز، فیزیکدان PHENIX از دانشگاه استونی بروک گفت.
«گام بعدی این خواهد بود که از همین روش برای سایر سیستم‌های برخوردی کوچک استفاده شود،» بیانیه مطبوعاتی خاتمه یافت.
طبق نظر دانشمندان، این کشف در مورد QGP تأثیر قابل‌توجهی بر درک ما از جهان اولیه خواهد داشت.
