Ο νέος ανιχνευτής σωματιδίων sPHENIX στο Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) του Brookhaven National Laboratory των ΗΠΑ έδωσε τα πρώτα του φυσικά αποτελέσματα, προσφέροντας ακριβείς μετρήσεις για τον αριθμό και την ενεργειακή πυκνότητα των σωματιδίων που εκτοξεύονται από συγκρούσεις χρυσών ιόντων σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός. Οι μελέτες, που δημοσιεύτηκαν στα περιοδικά Physical Review C και Journal of High Energy Physics, επιβεβαιώνουν ότι ο ανιχνευτής λειτουργεί όπως αναμενόταν και ανοίγουν τον δρόμο για λεπτομερή μελέτη του πλάσματος κουάρκ-γλοιονίων (QGP), μιας κατάστασης της ύλης που υπήρχε αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
sPHENIX: Επιβεβαίωση της ακρίβειας του συστήματος
Η ομάδα του sPHENIX ήθελε αρχικά να διασφαλίσει ότι το σύστημα λειτουργεί σωστά.
«Το πρώτο που ελέγχουμε είναι αν ο ανιχνευτής λειτουργεί σωστά, αν η βαθμονόμηση είναι ακριβής και αν η επεξεργασία των δεδομένων είναι αξιόπιστη», δήλωσε ο Jin Huang, συν-εκπρόσωπος του πειράματος. Οι μετρήσεις έδειξαν ότι όσο πιο κεντρική είναι η σύγκρουση, τόσο περισσότερα φορτισμένα σωματίδια παράγονται και τόσο μεγαλύτερη είναι η συνολική ενέργεια που μεταφέρεται – κάτι που συμφωνεί με προηγούμενα πειράματα στο RHIC.
Αναλυτικότερη μελέτη του QGP
Πέρα από τις βασικές μετρήσεις, ο sPHENIX επιτρέπει τη μελέτη σπάνιων σημάτων και την υψηλής ακρίβειας ανάλυση του QGP.
«Μπορούμε να μετρήσουμε με ακρίβεια πόση περισσότερη ενέργεια παράγεται όσο περνάμε από περιφερειακές σε κεντρικές συγκρούσεις», ανέφερε η φυσικός Megan Connors.
Στις πιο κεντρικές συγκρούσεις, η ενέργεια και ο αριθμός φορτισμένων σωματιδίων είναι δεκαπλάσιοι από ό,τι στις περιφερειακές.
Καινοτόμα τεχνικά χαρακτηριστικά
Ο ανιχνευτής διαθέτει προηγμένα συστήματα ιχνηλάτησης και καλορίμετρα. Το ηλεκτρομαγνητικό καλορίμετρο μετρά ενέργεια ηλεκτρονίων και φωτονίων, ενώ το αδρονικό – το πρώτο του είδους του στο RHIC – μετρά την ενέργεια των αδρονίων που εκτοξεύονται προς όλες τις κατευθύνσεις.
«Τα ιχνηλατικά συστήματα λειτουργούν σαν μια τεράστια τρισδιάστατη κάμερα», λέει ο Huang. «Τα καλορίμετρα μας δείχνουν πόση ενέργεια μεταφέρουν τα σωματίδια».
Ανακατασκευή πιδάκων και βαριά κουάρκ
Χάρη στην ακρίβεια και την πλήρη καταγραφή των εκπεμπόμενων σωματιδίων, οι επιστήμονες μπορούν να ανακατασκευάσουν πίδακες (jets) και να εντοπίσουν τη δημιουργία βαριών κουάρκ.
Ο Dennis Perepelitsa, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο, εξήγησε ότι οι πίδακες θα λειτουργήσουν ως «μικροσκόπιο» για να μελετηθεί η εσωτερική δομή του QGP. Οι συγκρίσεις πίδακων από βαριά και ελαφριά κουάρκ ίσως αποκαλύψουν ότι το πλάσμα δεν είναι ένα ομοιογενές ρευστό, αλλά περιέχει «σβόλους» – ένα chunky soup αντί για ομοιογενή πουρέ.
Έναρξη ενός νέου επιστημονικού κεφαλαίου
«Αυτές οι πρώτες μετρήσεις είναι αποτέλεσμα της δουλειάς περισσότερων από 300 επιστημόνων του sPHENIX», τόνισε η Connors. «Καθιερώνουν τη βάση για τη μελέτη του QGP και σηματοδοτούν την αρχή ενός πολύ συναρπαστικού επιστημονικού κεφαλαίου».
