Amerikai kísérletek arra utalnak, hogy kis méretű ütközésekben is kvarkanyag (QGP) jön létre – a munkában Csanád Máté, az ELTE Atomfizikai Tanszék egyetemi docense által vezetett PHENIX-Magyarország csoport is részt vett.
A New York állambeli Uptonban a Relativisztikus Nehézion-ütköztetőben (RHIC) a kis deuteronok nehéz atommagokkal való ütközései során sokféle (ismert típusú) részecske keletkezik. Ezek a részecskék még a legalacsonyabb ütközési energiák esetén is úgy viselkednek, amiből az anyag alapvető építőköveiből (kvarkokból és gluonokból) álló „ősleves” keletkezésére következtethetünk.
Az RHIC PHENIX kísérlete által kapott eredmények arra utalnak, hogy ezekben az ütközésekben olyan apró, rövid élettartamú kvarkanyagcseppek keletkeznek, amelyek a korai univerzumban megtalálható anyagra hasonlítanak.
Világegyetemünk most nagyjából 13,7 milliárd éves, csillagok és galaxisok alkotják. Az első csillagok néhány száz millió évvel az ősrobbanás után gyulladtak ki. Az ősrobbanás utáni első pillanatokra visszamenve azonban egyre érdekesebb jelenségeket láthatunk: egy milliomod másodperccel az ősrobbanás után még a protonok és neutronok (összefoglaló néven nukleonok) sem létezhettek, hanem az ezeket alkotó kvarkok és gluonok őslevese (a kvark-gluon plazma, avagy QGP) töltötte ki a világegyetemet.
Az ütközések során sokféle részecske keletkezik
Ahhoz, hogy ezt az őslevest megfigyeljük, az akkorihoz hasonló körülményeket kell teremteni. Ez extrém hőmérsékletet és nyomást jelent, amit ultrarelativisztikus sebességre gyorsított atommagok (nehézionok) ütköztetésével érhetünk el. Az ütközési pont köré rendezett detektorokba érkező részecskéket vizsgálva érdemi információt kaphatunk arról, hogy milyen is volt az anyag, amely közvetlenül az ütközés után létrejött. ű
Az RHIC gyorsító kísérletei az adatokat elemezve összecsengően állapították meg 2005-ben, hogy arany atommagok 200 gigaelektronvolt nukleononkénti ütközéseiben sikerült ezt a régi-új anyagot, a QGP-t létrehozni. Az azonban mindeddig talányos volt, hogy alacsonyabb ütközési energián vagy kisebb ütköző rendszerek esetén is létrejön-e a QGP.
„A mostani eredmények arra utalnak, hogy mindkét kérdésre igen a válasz, ugyanis deuteron-arany ütközésekben az eredeti ütközési energia egytizedén is a QGP jeleit látjuk” – olvasható az egyetem közleményében Csanád Máté atomfizikus magyarázata.
Az RHIC az egyetlen ütköztető a világon, ahol széleskörűen tanulmányozhatók a különböző ütközési energiák, illetve ütköztetett részecsketípusok.
A PHENIX kísérlet detektorait 2016-ban szétszedték, hogy egy új detektorrendszernek adjon helyet.
