Βελτιωμένα μοντέλα συγκρούσεων βαρέων ιόντων αποκαλύπτουν νέα στοιχεία για την πυρηνική ύλη του πρώιμου σύμπαντος

Ένας ερευνητής, ο Heikki Mäntysaari από το Πανεπιστήμιο του Jyväskylä (Φινλανδία), συμμετείχε σε διεθνή ερευνητική ομάδα που σημείωσε σημαντικές προόδους στη μοντελοποίηση συγκρούσεων βαρέων ιόντων. Τα νέα υπολογιστικά μοντέλα προσφέρουν επιπλέον πληροφορίες για την ύλη του πρώιμου σύμπαντος και βελτιώνουν την κατανόησή μας για την εξαιρετικά θερμή και πυκνή πυρηνική ύλη. Η εργασία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Physical Review Letters.

Δημιουργία πλάσματος κουάρκ-γλοιονίων σε συγκρούσεις πυρήνων

Όταν ατομικοί πυρήνες συγκρούονται με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός, σχηματίζουν μια νέα κατάσταση της ύλης όπου τα κουάρκ και τα γλοιόνια απελευθερώνονται από τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Για να μελετήσουν αυτήν την ύλη, που ονομάζεται πλάσμα κουάρκ–γλοιονίων (QGP), οι επιστήμονες χρειάζονται ακριβή γνώση των αρχικών συνθηκών, συμπεριλαμβανομένου του σχήματος και της ενεργειακής πυκνότητας της ύλης που δημιουργείται.

Βελτιωμένα μοντέλα από το Πανεπιστήμιο του Jyväskylä

Το Πανεπιστήμιο του Jyväskylä συμμετείχε σε διεθνή έρευνα που βελτίωσε υπολογιστικά μοντέλα τα οποία προσομοιώνουν αυτές τις αρχικές συνθήκες καθώς και ολόκληρη τη δυναμική της σύγκρουσης. Οι ερευνητές έλυσαν εξισώσεις που περιγράφουν πώς η εσωτερική δομή των συγκρουόμενων πρωτονίων και πυρήνων αλλάζει με την ενέργεια της σύγκρουσης. Τα ενημερωμένα μοντέλα αντιστοιχούν καλύτερα στα πρότυπα σωματιδίων που παράγονται από τις συγκρούσεις σε σύγκριση με τα παλαιότερα, προσφέροντας πιο καθαρή εικόνα για τη γέννηση του QGP.

«Αυτή η έρευνα βοηθά να αποκαλυφθεί πώς συμπεριφέρεται η πυρηνική ύλη υπό ακραίες συνθήκες, όπως αυτές που επικρατούσαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Με την ακριβέστερη μοντελοποίηση αυτών των συγκρούσεων, μπορούμε να μετρήσουμε καλύτερα τις ιδιότητες του QGP», λέει ο Αναπληρωτής Καθηγητής Heikki Mäntysaari από το Πανεπιστήμιο του Jyväskylä, ο οποίος συμμετείχε στην έρευνα.

Η έρευνα προχωρά μέσω πειραματικής και θεωρητικής συνεργασίας

Τα νέα μοντέλα ανταποκρίνονται καλύτερα στα πειραματικά δεδομένα που συλλέχθηκαν στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven (BNL) και στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών (CERN).

«Συνδέοντας τα πειραματικά αποτελέσματα με τις θεωρητικές προόδους, η μελέτη ανοίγει τον δρόμο για πιο ακριβή εξαγωγή των ιδιοτήτων του πλάσματος κουάρκ–γλοιονίων, βελτιώνοντας την κατανόησή μας για την ύλη σε ακραίες συνθήκες. Περιμένουμε με ανυπομονησία και τον νέο Επιταχυντή Ηλεκτρονίων-Ιόντων, ο οποίος θα ξεκινήσει τη λειτουργία του στο Brookhaven τη δεκαετία του 2030, προσφέροντας συμπληρωματικές μετρήσεις», εξηγεί ο Mäntysaari.

Το Πανεπιστήμιο του Jyväskylä στην αιχμή της έρευνας στην ύλη κουάρκ

Το Πανεπιστήμιο του Jyväskylä φιλοξενεί ένα παγκοσμίου επιπέδου Κέντρο Αριστείας για την Ύλη Κουάρκ. Ο απώτερος στόχος είναι η κατανόηση μιας από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης: της ισχυρής αλληλεπίδρασης μεταξύ των βασικών δομικών λίθων της ύλης, των κουάρκ και των γλοιονίων.

«Η διεθνής ερευνητική συνεργασία είναι κρίσιμη, ειδικά όταν συνδυάζεται πειραματική και θεωρητική γνώση. Τα πειράματα γίνονται όλο και πιο πολύπλοκα, γι’ αυτό είναι πιο σημαντικό από ποτέ όλοι οι εμπλεκόμενοι να κατανοούν τι μετριέται και πώς τα φαινόμενα μοντελοποιούνται θεωρητικά. Αυτή είναι και η κύρια αποστολή του Κέντρου Αριστείας μας: να φέρει κοντά θεωρητικούς και πειραματιστές που πραγματοποιούν μετρήσεις στο CERN. Αυτή η κοινή κατανόηση είναι το κλειδί για την πρόοδο στον τομέα», λέει ο Mäntysaari.