Ο Large Hadron Collider στο CERN συγκρούει υποατομικά σωματίδια σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, βοηθώντας τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τη δομή ατόμων όπως το οξυγόνο και το νέον. Παρότι τα σχολικά βιβλία απεικονίζουν τους πυρήνες ως καλά καθορισμένες δομές, η πραγματικότητα είναι πιο περίπλοκη.
Νέα μελέτη στο «Physical Review Letters» αποκαλύπτει λεπτομέρειες για την εσωτερική δομή οξυγόνου και νέον, μέσα από τη ροή σωματιδίων που προκύπτει από συγκρούσεις οξυγόνου-οξυγόνου και νέον-νέον στον επιταχυντή.
Τι αποκαλύπτει η ροή σωματιδίων
Οι πυρήνες των ατόμων δεν έχουν σταθερή δομή, αλλά μεταβαλλόμενα σχήματα που καθορίζονται από ενεργειακές καταστάσεις και πιθανότητες. Όταν συγκρούονται σε πολύ υψηλές ταχύτητες, δημιουργούν μια εξαιρετικά θερμή, βραχύβια κατάσταση ύλης γνωστή ως πλάσμα κουαρκ-γκλουονίων, το οποίο συμπεριφέρεται σαν υγρό με προτίμηση σε συγκεκριμένες κατευθύνσεις. Αυτή η ροή αποκαλύπτει πληροφορίες για τη γεωμετρία της αρχικής σύγκρουσης. Οι ελαφρύτεροι πυρήνες, όπως του οξυγόνου και του νέον, προσφέρουν καθαρότερο τεστ αυτής της γεωμετρίας σε σχέση με βαρύτερους πυρήνες.
Διαφορετικά σχήματα, διαφορετική ροή
Προηγούμενοι υπολογισμοί είχαν προτείνει τετραεδρική διάταξη για το οξυγόνο-16 και πιο επιμήκη, σχήματος «κορίνας», διάταξη για το νέον-20. Η ομάδα ανέλυσε τις συγκρούσεις με τον ανιχνευτή CMS στα 5,36 TeV ανά ζεύγος νουκλεονίων. Τα αποτελέσματα έδειξαν σημαντική ελλειπτική και τριγωνική συλλογική ροή και στις δύο περιπτώσεις, με το νέον να εμφανίζει ισχυρότερο ελλειπτικό σήμα στις πιο κεντρικές συγκρούσεις – στοιχείο συμβατό με λιγότερο σφαιρική εσωτερική δομή.
Ανοιχτά ερωτήματα για το μέλλον
Η τριγωνική ροή, ωστόσο, δεν ταίριαξε με τις ποσοτικές προβλέψεις, κάτι που δείχνει πως απαιτείται βελτιωμένη θεωρία για τις διακυμάνσεις σε μικρά συστήματα σύγκρουσης. Οι ερευνητές τονίζουν ότι η ακριβής μέτρηση της παραμόρφωσης του νέον χρειάζεται περαιτέρω αφιερωμένη ανάλυση.
