Δημιούργησαν τη μεγαλύτερη πυκνότητα ύλης σε εργαστήριο.

Από σελίδα του ScienceDaily 15 Ιανουαρίου 2001

Σε μιά διάσκεψη στο Πανεπιστήμιο Stony Brook της Νέας Υόρκης γιά το 2001, σχεδόν 700 φυσικοί από όλο τον κόσμο μαζεύτηκαν για να ακούσουν ριζοσπαστικές ειδήσεις για την εξερεύνηση νέων συνόρων που ανακοινώθηκαν πρόσφατα στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven. Μεταξύ των συμπερασμάτων: Οι συγκρούσεις μεταξύ των ιόντων χρυσού στον νεότευκτο σχετιστικό συγκρουστή βαρέων  ιόντων (RHIC), έχουν δημιουργήσει πυρηνική ύλη ως αποτέλεσμα της υψηλότερης ενεργειακής πυκνότητας που πραγματοποιήθηκε ποτέ σε ένα επιστημονικό πείραμα.

Σαν τους εξερευνητές των προηγούμενων αιώνων, που ψάχνουν έντονα για τα σημάδια ενός νέου εδάφους σε έναν άγνωστο ορίζοντα, έτσι και οι πειραματιστές του RHIC αγωνίζονται για να δουν τα στοιχεία των νέων επιστημονικών φαινομένων, προβλεφθέντων αλλά όχι ακόμα παρατηρηθέντων. "Η σαφής παρατήρηση τόσων πολλών ειδών γνωστών σωματιδίων, που κυμαίνονται από κοινά ως αρκετά σπάνια, δείχνει ότι οι ανιχνευτές του RHIC λειτουργούν θεαματικά και ότι η πραγματική εξερεύνηση μπορεί τώρα να αρχίσει," λέει ο William Zajc, ο επιστημονικός εκπρόσωπος για τον ανιχνευτή PHENIX RHIC, και ένας από τους σχεδόν 1.000 φυσικούς που εργάζονται στο RHIC.

Ειδικότερα, οι επιστήμονες ψάχνουν για τα στοιχεία μιας μετάβασης σε μια νέα φάση πυρηνικής ύλης αποκαλούμενη πλάσμα quark-gluon (QGP), η οποία οι επιστήμονες νομίζουν πως υπήρχε για τελευταία φορά στην αρχικά στάδια του Σύμπαντος. Εκείνη η μετάβαση είναι κατά προσέγγιση ανάλογη με το νερό που βράζει για να δημιουργήσει τον ατμό. Ένα από τα πράγματα που οι επιστήμονες ελπίζουν να βρούν είναι το "σημείο βρασμού",  η ενεργειακή πυκνότητα στην οποία πραγματοποιείται η μετάβαση .

Για να το κάνουν αυτό, οι επιστήμονες του RHIC έχουν χτίσει μια μηχανή ικανή να επιταχύνει ιόντα χρυσού και μετά να τα οδηγήσει σε σύγκρουση μεταξύ τους με ταχύτητα σχεδόν την ταχύτητα του φωτός. Μέχρι τώρα, RHIC έχει παραγάγει περισσότερες από 200 εκατομμύρια συγκρούσεις ιόντων χρυσού.

Τέσσερις πειραματικές ομάδες στο RHIC - ένας για κάθε έναν από τους ανιχνευτές του συγκρουστή - άρχισαν μόλις να στρέφουν "τα μικροσκόπιά τους" σε αυτές τις πρώτες συγκρούσεις. "Ήδη, το περιβάλλον σύγκρουσης εμφανίζεται ευνοϊκό για την παραγωγή της ύλης  σε υψηλές θερμοκρασίες και πυκνότητες, που προμηνύεται καλό για το μέλλον," λέει ο John Harris, εκπρόσωπος για τη συνεργασία των ανιχνευτών STAR.

Μεταξύ των συμπερασμάτων μέχρι τώρα:

* Η ενεργειακή πυκνότητα - ένα μέτρο της ενέργειας που κατατίθεται στην περιοχή σύγκρουσης από τα συγκρούμενα ιόντα - είναι η υψηλότερη που πραγματοποιήθηκε ποτέ σε ένα εργαστήριο, τουλάχιστον 70% υψηλότερη απ' ό,τι σε παρόμοια πειράματα στο ευρωπαϊκό εργαστήριο για την σωματιδιακή φυσική , Κέντρο Πυρηνικών Μελετών και Ερευνών (CERN).

* Η πίεση που δημιουργείται στις πρώτες στιγμές των συγκρούσεων προκαλεί τα υποατομικά συντρίμμια να ρέουν σε μια ελλειπτική τροχιά εντονότερα από αυτό που έχει φανεί πριν.

* Ο αριθμός των υποατομικών σωματιδίων που δημιουργούνται για κάθε συγκρούμενο πρωτόνιο και νετρόνιο μέσα στα ιόντα του χρυσού είναι πολύ υψηλότερος απ' ό,τι σε παρόμοιες συγκρούσεις δύο πρωτονίων στην ίδια ενέργεια.

* Η σχετική αφθονία της αντιύλης ως προς την ύλη - ειδικότερα, η αντιύλη περιέχει ένα ή περισσότερα παράξενα antiquarks - αυξάνεται σημαντικά έναντι των άλλων παρόμοιων πειραμάτων του Κέντρου Πυρηνικών Μελετών και Ερευνών (CERN). Αυτό δείχνει ότι οι συνθήκες που έχουν παραχθεί είναι πιό κοντά σε εκείνες που θεωρούνται πως υπήρξαν στην αρχή του κόσμου μας.

Πόσα αυτά τα πρόωρα αποτελέσματα θα συμβάλουν στην κατανόηση από τους επιστήμονες μιας πιθανής μετάβασης στο πλάσμα του quark-gluon δεν είναι ακόμα σαφή. Μερικά από τα αποτελέσματα είναι σύμφωνοι με τις προσδοκίες βασισμένες σε προηγούμενες εργασίες. Άλλα αποτελέσματα, εντούτοις, είναι πολύ διαφορετικά από αυτά που φάνηκαν στα προηγούμενα πειράματα.

"Τα αποτελέσματα από το RHIC μας προκαλούν να έρθουμε σε μια νέα κατανόηση του μοναδικού περιβάλλοντος που εμείς δημιουργούμε," λέει ο Gunther Roland, ο οποίος παρουσίασε τα στοιχεία του ανιχνευτή PHOBOS. Μόνο με την εξέταση όλων των στοιχείων από τα τέσσερα πειράματα του RHIC οι επιστήμονες θα είναι σε θέση να συναρμολογήσουν την πλήρη εικόνα.

"Αυτά είναι ακόμα στις πρώτες ημέρες," λέει ο Flemming Videbaek, εκπρόσωπος για την ομάδα ανιχνευτών BRAHMS. "Τα στοιχεία του πρώτου έτους μας παρουσιάζονται με μιά μερική άποψη των συγκρούσεων των βαρέων ιόντων. Είναι σαν ερχόμαστε σε ένα νέο έδαφος και αρχίζουμε να βλέπουμε βουνά, ποταμούς, και άλλα γεωγραφικά χαρακτηριστικά γνωρίσματα." Το επόμενο βήμα είναι να γίνει κατανοητό πώς αυτά τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα συσχετίζονται το ένα με το άλλο και ακριβώς τι αποκαλύπτουν για αυτά τα νέα σύνορα.

Οι επιστήμονες θα επαναλάβουν τις εργασίες με ακόμα υψηλότερη ενέργεια. Κατά τη διάρκεια του πειραματικού τρεξίματος του τελευταίου έτους, το RHIC χρησιμοποιήθηκε μέχρι τα δύο τρίτα της σχεδιαζόμενης ενέργειας του. Τα στοιχεία στις διαφορετικές ενέργειες σύγκρουσης θα δώσουν μια πληρέστερη εικόνα σε ό,τι συμβαίνει στην ύλη καθώς αυτή θερμαίνεται και συμπιέζεται, και θα βοηθήσει τους επιστήμονες του RHIC να καταλάβουν και να μελετήσουν τη μετάβαση στο πλάσμα quark-gluon.

"Είμαστε ευχαριστημένοι ότι το RHIC παράγει τέτοια ενδιαφέροντα και σημαντικά αποτελέσματα φυσικής τόσο σύντομα μετά την έναρξη του," λέει ο Peter Rosen, διευθυντής του γραφείου τμήματος της υψηλής ενέργειας και της πυρηνικής φυσικής. "Το εθνικό εργαστήριο Brookhaven πρόκειται να δεχτεί συγχαρητήρια για μια σημαντική εργασία οικοδόμησης και λειτουργίας του RHIC, μια μοναδική παγκόσμιας ποιότητας επιστημονικής δυνατότητας. Στο τμήμα μας κοιτάζουμε προς τα εμπρός στα μελλοντικά αποτελέσματα με μεγάλο ενθουσιασμό."