Saat Dunia Kecil dan Energik Bertabrakan

Saat Dunia Kecil dan Energik Bertabrakan


Saat Dunia Kecil dan Energik Bertabrakan

Analisis baru memberikan gambaran yang lebih jelas tentang alam semesta dengan mempertimbangkan hasil partikel cepat dalam tabrakan nuklir merumput versus langsung.

  • Kredit: Gambar milik Laboratorium Nasional Oak Ridge

    Ketika dua inti timbal bertabrakan, jumlah partikel cepat yang dihasilkan tumbukan bergantung pada apakah inti saling menyentuh, yang disebut tumbukan perifer (titik data berwarna), atau memiliki lebih banyak tabrakan langsung atau pusat (garis abu-abu samar).


Ilmu

Para ilmuwan menggunakan tabrakan ion berat yang bergerak mendekati kecepatan cahaya untuk menciptakan dan menyelidiki plasma quark-gluon (QGP). QGP adalah keadaan materi pada suhu dan kepadatan yang sangat tinggi yang terjadi di alam semesta awal. Dalam keadaan ini, inti melebur menjadi kuark dan gluon penyusun, yang kemudian mengalir seperti fluida dalam jarak yang jauh. Dengan mengukur atenuasi (kehilangan energi) partikel cepat yang merambat melalui medium ini, fisikawan nuklir mengekstrak informasi fundamental tentang QGP dan memperoleh pengetahuan baru tentang kondisi yang ada tidak lama setelah Big Bang.

Benturan

Hilangnya energi quark atau gluon yang cepat saat melintasi volume QGP adalah bukti kunci dalam penemuan QGP. Ilmuwan melakukan penelitian asli ini di Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) di Brookhaven National Laboratory di New York. Dalam analisis awal tabrakan nukleus-nukleus di QGP, ilmuwan nuklir mencatat bahwa kehilangan energi tinggi di pusat (head-on) dan lebih rendah di dampak perifer (penggembalaan). Para ilmuwan kemudian mempelajari cara terbaik untuk menjelaskan kehilangan energi yang berbeda dalam berbagai tabrakan skala kecil. Ini termasuk tumbukan dua proton atau proton dan inti atom berat seperti timah. Analisis baru memecahkan misteri disparitas energi dengan menimbang faktor-faktor yang berkontribusi terhadap hilangnya energi (tampak) dalam berbagai jenis tabrakan.

Ringkasan

Partikel cepat dengan cepat kehilangan energi saat berinteraksi dengan materi QGP, sebuah fenomena yang disebut “jet quenching.” Atenuasi mereka dapat dihitung dengan menghubungkan jumlah partikel yang diukur yang dihasilkan dalam tumbukan nuklir dengan yang dari tabrakan proton-proton dasar, dengan asumsi hasil sebelumnya dari banyak tumbukan tipe “bola biliar” dari yang terakhir. Fisikawan menyebut perbedaan jumlah partikel yang dihasilkan dalam tumbukan berbeda sebagai faktor modifikasi nuklir, atau “RAA”. Tabrakan nuklir perifer seharusnya tidak menghasilkan atenuasi (R ~ 1), sementara jet quenching akan menghasilkan atenuasi yang kuat (hingga R ~ 0,2) untuk tabrakan yang lebih head-on, sentral,. Namun, sebelum studi terbaru, para ilmuwan mengamati nilai R sekitar 0,8 (bukan hasil prediksi yang mendekati R ~ 1) pada tabrakan perifer. Hasil mengejutkan ini pertama kali diperoleh pada awal 2000-an di RHIC, fasilitas pengguna Kantor Sains DOE untuk studi fisika nuklir. Peneliti menganggap hasil tersebut berasal dari pendinginan jet sederhana. Dalam studi baru-baru ini, para ilmuwan menggunakan model produksi partikel yang terinspirasi dari tabrakan proton-proton tanpa jet quenching dan melakukan pengukuran yang teliti bahkan pada tumbukan paling perifer. Untuk pertama kalinya mereka secara jelas menunjukkan perlunya perhitungan geometri dan cara tabrakan dipilih untuk penentuan R. Dengan cara ini, peneliti dapat menghubungkan titik-titik antara tumbukan perifer antara ion berat dan tumbukan dengan sistem lain yang melibatkan proton. Penguatan teori dan eksperimen ini memberikan jendela yang lebih jelas ke alam semesta awal dan akan meningkatkan analisis data dari eksperimen yang sedang berlangsung di Large Hadron Collider dan RHIC, serta pada eksperimen sPHENIX RHIC di masa mendatang.

Pendanaan

Materi ini didasarkan pada pekerjaan yang didukung oleh Departemen Energi Kantor Sains, Kantor Fisika Nuklir. Penelitian ini juga menggunakan eksperimen ALICE di CERN Large Hadron Collider, yang sebagian didukung oleh Departemen Ilmu Energi Kantor.

Diposting Oleh : https://singaporeprize.co/

About the author