Experiment PHENIX vytvořil kapičky hmoty raného vesmíru  
Newyorský srážeč RHIC uvařil kvarkovou polévku ve srážkách protonů, deuteronů a helia-3 s atomy zlata. Kvark-gluonové plazma přitom vznikalo v různých tvarech, podle toho, o jakou srážku šlo. Experimenty potvrzují, že se kapičky kvark-gluonového plazmatu chovají jako kapalina.
Vizualizace kvark-gluonového plazmatu. Kredit: Javier Orjuela Koop.
Vizualizace kvark-gluonového plazmatu. Kredit: Javier Orjuela Koop.

Hmota, která se ocitne v extrémně vysoké teplotě a tlaku, se promění do skupenství, kterému se říká kvark-gluonové plazma. Je to kvarková polévka, ve které jsou elementární částice tak blízko u sebe, že mezi nimi přestává působit silná jaderná síla. Výsledkem je, že kvarky i gluony jsou uvolněné a jen tak si v plazmatu plavou. Fyzici předpokládají, že kvark-gluonové plazma existovalo ve velice raném vesmíru, asi prvních pár desítek mikrosekund po Velkém třesku.

 

Od Velkého třesku už uplynulo hodně let. Fyzici si ale rádi hrají a vytvářejí si kvark-gluonové plazma pro sebe. Pracuje na tom i Jamie Nagle z Coloradské univerzity v Boulderu se svými kolegy, v rámci experimentu PHENIX. Ten využívá sílu srážeče těžkých iontů Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) v laboratořích Brookhaven National Laboratory v New Yorku. Jejich výzkum v těchto dnech publikoval časopis Nature Physics.

 

Jamie Nagle. Kredit: University of Colorado, Boulder.
Jamie Nagle. Kredit: University of Colorado, Boulder.

Nagle a jeho tým sráželi sestavy protonů a neutronů v různých kombinacích, které pálili do atomů zlata. Výsledky jejich experimentů ukazují, že za pečlivě kontrolovaných podmínek mohou vznikat kapičky kvark-gluonového plazmatu, které se pak následně zvětšují do tří různých geometrických tvarů.

 

Experimenty rovněž přinesly zatím nejsilnější doklady, že se tyto kapičky kvark-gluonového plazmatu chovají jako kapalina. Podle Nagleho tohle odborníci doposud považovali za nemožné. Nagle si to očividně užívá. Jejich výsledky nás prý posouvají mnohem blíže k odpovědi na otázku, jak malé množství hmoty ještě může existovat v tomto vesmíru.


Fyzici se pustili do výzkumu extrémní formy hmoty na brookhavenském srážeči RHIC už na přelomu tisíciletí. Rozběhali těžká jádra atomů zlata, a pak je srazili, aby ve srážce vytvořili teplotu bilionů stupňů Celsia a uvařili tím kvarkovou polévku. O pár let později experimenty na evropské konkurenci, ultimátním srážeči LHC, ukázaly, že kvark-gluonové plazma zřejmě vznikne i při srážce pouhých dvou protonů. To bylo překvapení, protože vědci nevěřili, že by taková srážka dodala dost energie pro vznik kapaliny.


Nagle s kolegy se rozhodli, že to důkladně prověří. Vyšli z toho, že pokud skutečně vznikají nepatrné kapičky kvark-gluonového plazmatu a chovají se jako kapalina, tak by měly udržet tvar i po srážkách. Jako třeba nám důvěrně známé kapičky vody. Badatelé to přirovnávají ke vhození dvou kamenů do vody zároveň. Vlny po jejich dopadech se navzájem prolnou a vytvoří tvar podobný elipse.

 

Experiment PHENIX. Kredit: Brookhaven National Laboratory.
Experiment PHENIX. Kredit: Brookhaven National Laboratory.

Nagleho tým neházel kameny do rybníku, ale odpaloval částice do atomů zlata. Experimenty ukázaly, že když se do atomu zlata trefí protonem, tak vznikne kvark-gluonové plazma, které se nafoukne do tvaru kruhu. Když do zlata narazí deuteron, čili jádro deuteria, tak vznikne plazma tvaru elipsy a při srážce zlata s heliem-3 se ukáže tvar trojúhelníku.


Pozoruhodné výsledky experimentů RHIC teď teoretickým fyzikům umožní lépe pochopit, jak po Velkém třesku během úvodních mikrosekund existence vesmíru vychladlo kvark-gluonové plazma, a jak se ve vystydlé kvarkové polévce zrodily první atomy. V Brookhavenu teď budují pokročilý experiment jménem sPHENIX, který bude zkoumat kvark-gluonové plazma v ještě menších měřítcích.


Video: The PHENIX Detector at Brookhaven National Laboratory


Video: Hot Quark Soup Produced at RHIC


Literatura
University of Colorado, Boulder 10. 12: 2018, Nature Physics online 10. 12. 2018.

Datum: 18.12.2018
Tisk článku

Související články:

Hrozí podivnůstky v americkém urychlovači RHIC?     Autor: Stanislav Mihulka (14.02.2014)
Jak silně drží antihmota pohromadě?     Autor: Stanislav Mihulka (11.11.2015)
Odhalí půvabné kvarky záhady Velkého třesku?     Autor: Stanislav Mihulka (07.06.2017)



Diskuze:

čas

Josef Nýč,2018-12-23 09:03:20

Dobrý den a krásné vánoce přeji redakci a vlastně všem. Ano - čas je jen konstrukt tak konstrukt je třírozměrný prostor ( či čtyřrozměrný). Čas a měření vzdálenosti potřebujeme k matematickému
vyjádření veškerého dění.Dále si myslím, že gravitace je součástí celého prostoru a v mezi gala-
xiemi velice slaboučká. Je to jakási ,,polévka ,, plná dění, které asi vysvětlí kvantová fyzika.

Odpovědět

Jako laik si myslím,

Karel Ralský,2018-12-21 23:24:12

že hmota je různá energie, uložená(sražená či kondenzovaná) v různém čase od nejhmotnějších "prvků" až po "vakuum" které hmota okolo sebe vytváří.

Odpovědět


Re: Jako laik si myslím,

Milan Krnic,2018-12-21 23:44:55

Hmota je energie podle é rovná se emcé na druhou.
Doslovné vakuum je idea, reálně neexistující (pokud tedy někdy nedokážeme opak).
Nedávno např. článek zde:
http://www.osel.cz/10248-sila-vakua-muze-vylepsit-slibne-2d-materialy.html

Odpovědět


Re: Re: Jako laik si myslím,

Jiri Naxera,2018-12-22 01:07:42

No spíš se nabízí otázka co to je 'doslovné vakum', těch možností je několik a protichůdných.
Kvantově: Je to stav s minimem energie? Nebo je to základní stav bez částic? (konkrétně tyhle 2 operátory nekomutují, takže to může být buď jedno nebo druhé). Pak jsou tam ještě komplikace, že je to závislé na pozorovateli (Uhruh effekt)

Odpovědět


Re: Re: Re: Jako laik si myslím,

Milan Krnic,2018-12-23 14:50:26

Doslovně je to převzato z latiny
https://cs.wiktionary.org/wiki/vacuus

Odpovědět


Re: Re: Jako laik si myslím,

Karel Ralský,2018-12-27 06:14:08

Jsem rád, že jste si všiml že jsem vakuum napsal s uvozovkami, protože nemůžu do té samé věty napsat prostor, protože ten se rozpíná rychleji než světlo.V naší zemi je ještě jedna a ta je mnohem větší a možná to nebyl blázen ze Švejka, protože hmota je vlastně energie uvězněná v čase a v jiném časoprostoru by se to mohlo stát(že je země jiná třeba větší), stejně jak pohled na zemi(zase v jiném čase a prostoru) o velikosti obtížného hmyzu nebo atomu a takových dimenzí můžou být desítky.Podobné to je i s "vakuem" které zase v jiné časoprostorové dimenzi by mohlo být naprosto neprostupné i pro světlo(nad "pouhých" cca 300tisíc km/s) a železo by bylo v pevnosti třeba miliardkrát slabší.

Odpovědět

čas

Josef Nýč,2018-12-18 19:43:15

je pouze imaginární

Odpovědět


Re: čas

Milan Krnic,2018-12-19 01:39:48

Z tohoto pohledu jsou imaginární i slova, potažmo celá realita, a to nemá smysl uvažovat, zpochybnit vše.

Odpovědět


Re: čas

Jiri Naxera,2018-12-19 06:03:04

Nevím, co má Wickova rotace společného s příspěvkem.

Odpovědět


Re: čas

Karel Ralský,2018-12-19 17:10:44

Jako laik se domnívám že čas a prostor je nedílnou součástí hmoty(aspoň to tvrdil Einstein) takže i Vy jste vlastně "imaginární entita" která si uvědomila sama sebe.

Odpovědět

čas

Josef Nýč,2018-12-18 19:41:57

tak mi teď ukažte , kde je ĆAS . Je to prosté, čas potřebují pouze myslící bytosti.

Odpovědět


Re: čas

Jiri Naxera,2018-12-19 06:04:17

čas je jedním ze stupňů volnosti. Myslím že v tom žádný problém není.

Odpovědět


Re: čas

Jan Novák9,2018-12-19 14:39:45

Hmm, nevšiml jsem si že by stromy nepotřebovaly čas k růstu, nebo bakterie čas k množení. Nevím v jakém světě to žijete, ale určitě není stejný jako můj. Asi jste Bot existující v cyberrealm a řídící systém vynechává nevýznamný čas.

Odpovědět


Re: čas

Karel Ralský,2018-12-19 17:15:53

Taky se jako laik domnívám že hmota "myslí" byť na naše poměry buď velmi pomalu chladná i s relativně "chladným sluncem" nebo velmi rychle(vzhledem k našemu času) v černé díře.

Odpovědět


Re: čas

Mojmir Kosco,2018-12-21 08:14:10

Čas je potřeba jako příčinu a následek.existuji hypotézy že čas vznikl až za nějakou dobu po velkém třesku .V případě že ji příjmu nepotřebují k velikosti a struktuře současného vesmíru vůbec žádné další posloupnosti .

Odpovědět


Re: Re: čas

Daniel Konečný,2018-12-21 14:15:32

"..čas vznikl až za nějakou dobu po velkém třesku" asi není úplně nejvhodnější formulace:)

Odpovědět


Re: Re: čas

Vladimír Bzdušek,2018-12-21 18:40:30

Čas je tu preto, lebo keby nebol, všetko by sa stalo odrazu.

Odpovědět


Re: Re: Re: čas

Milan Krnic,2018-12-21 22:43:38

Čas je jen náš konstrukt. Z pohledu událostí se některé šíří rychleji a jiné pomaleji, a kdo ví, jak to vnímají zvířata.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: čas

Vladimír Bzdušek,2018-12-23 21:42:56

Dovolím si podotázku:
čo je teda čas v rovnici zákonu rádioaktívneho rozpadu? Podľa Vás je to teda tá LAMBDA?

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace