골드 웨딩 밴드는 섭씨 약 1,000도에서 녹아 약 2,800도에서 기화되지만 이러한 변화는 중요한 일의 시작일뿐입니다. 온도를 수조 정도까지 크랭크하고 원자 내부의 입자는 새로운 비 원자 구성으로 이동하기 시작합니다. 물리학 자들은 아마도 빅뱅 중에 발생했을 것이며, 중성자 스타 충돌과 강력한 우주 광선 영향으로 발생하는이 이국적인 상태를지도하려고합니다.
이제 독일의 실험은 High Acceptance Dielectron 분광계 (Hades)라는 실험이 그지도에 새로운 지점을 두었습니다.
수십 년 동안, 실험가들은 강력한 콜리 라이더를 사용하여 금과 다른 원자를 너무 단단히 파괴하여 쿼크라고 불리는 양성자와 중성자 내부의 기본 입자가 새로운 이웃을 잡아 당기기 시작하거나 (다른 경우에는) 완전히 자유롭게 비행하기 시작했습니다. 그러나 소위“쿼크 물질”의 이러한 단계는 대부분의 입자에게는 불가능하기 때문에 연구원들은 여파 만 연구했습니다. 그러나 이제 충돌의 불 덩어리 자체에 의해 방출되는 입자를 감지함으로써 Hades의 협력은 중성자 별 합병의 핵심을 채우려는 쿼크 문제의 종류를 더 직접적으로 엿볼 수있었습니다.
.뉴욕의 상대 론적 무거운 이온 콜 라이더 (RHIC)의 물리학자인 Gene Van Buren은“이것은 내가 아는 한 아무도 아는 한 아무도 만지지 않은 지역의 시점입니다. “정말 신나요.”
물리학 자들은 강한 핵력이 1970 년대 이래로 양성자 및 중성자 (각각 쿼크의 삼중 항)와 같은 복합 입자에 쿼크를 어떻게 결합시키는 지 다소 이해하지 못했습니다. 그러나 양자 크롬 역학 (QCD)이라고 불리는 강한 힘의 이론은 너무 복잡하여 아무도 고온과 밀도에서 문제가 어떻게 행동할지 정확히 예측할 수 없었습니다. 이론가들은 특정 상황에서 유효한 다수의 근사 체계를 개발했지만 큰 불확실성으로 인해 확장하기가 어렵습니다. Hades와 같은 실험은 이론에 의해 남겨진 간격을 수동으로 채우는 것을 목표로합니다.
쿼크 문제를 조사하는 간접적 인 방법으로, 연구원들은 불 덩어리가 식고 에너지가“동결 아웃”이라고 불리는 지점으로 변형 될 때까지 기다립니다. 그런 다음 각 입자 유형의 상대 수에서 초기 온도를 유추합니다. 그러나 Freeze-Out에서 태어난 입자는 불 덩어리의 기원에 대해 많은 것을 말할 수 없으므로 Hades 협업은 다른 현상을 활용했습니다. 거의 Quark Matter가 형성되는 즉시 Rho Mesons라고 불리는 짧은 복합 입자를 만들기 시작합니다. rho mesons는 즉시 "가상"광자로 변형되며, 각각은 전자와 반물질 쌍둥이 인 양전자로 분할됩니다. 이 입자들은이 문제의 초기 순간에 대한 정보를 하데스 탐지기에게 전달합니다.
하데스 협력의 200 명 중 한 명인 Tetyana Galatyuk는“실제로 풍부한 정보를 가져올 수있는 다른 관찰 가능성은 없다”고 말했다.
이 실험은 이번 주 Nature Physics 에서보고되었습니다 , 중성자 별 충돌의 내부와 유사한 조건에서 쿼크 물질의 온도를 가장 먼저 측정 한 것은 대부분의 입자가 중요합니다 (반물질과 반대). QCD 근사 체계는 반물질과 물질이 대략 같은 수량으로 존재하지 않는 환경에서 흔들 므로이 영역은 이론에서 빈 지점으로 남아 있습니다.
죽은 별의 초 고밀도 코어 인 Neutron Stars가 함께 나선형으로 충돌하고 충돌하면 시공간의 직물을 흔들고 킬로노바스라고 불리는 폭발을 방아 당합니다. 비슷한 조건을 생성하기 위해, 팀은 금 원자를 거의 빛의 속도로 금 목표로 움직여 수백 개의 양성자와 중성자의 혼란을 만들어 이론이 어떻게 일어날 지 결정적으로 예측할 수 없었습니다. 그로 인한 폭발은 플래시로 끝났고, 충돌 부위를 둘러싼 탐지기에 전자-포지트론 쌍이 쌓여있었습니다.
연구원 들이이 쌍의 에너지를 플로팅했을 때 (Rho Mesons 이외의 입자에서 나오는 것으로 알려진 쌍을 신중하게 할인), 에너지가 기하 급수적으로 떨어지는 곡선을 형성한다는 것을 발견했습니다. 전자와 포지 트론이 특징적인 에너지 또는 질량을 갖는 지속적인 Rho 입자에서 유래 된 경우 곡선에 충돌이 있었을 것입니다. 그 부드러운 모양은이 문제가 이국적인 형태를 가정했다는 틀림없는 신호였습니다.
곡선의 경사는 Sun Center의 수십만 배에서 불 덩어리의 온도를 시계로 만들었고, 팀은 양성자와 중성자가 뉴욕시를 설탕 큐브로 밀어 넣는 효과와 유사한 밀도에 도달했다고 계산했습니다. Galatyuk는 그 밀도에서 양성자와 중성자가 기본적으로 겹치는 것이라고 말했다. Quark-Gluon Plasma (첫 번째 마이크로 초에서 우주를 채우는 것으로 생각되는 쿼크 물질의 단계)에서 발생하는 것처럼 무료 쿼크에 빠지지 않고 대신 트리플렛보다 6 ~ 9 개의 쿼크의 클러스터처럼 작용합니다.
.이 온도와 밀도가 이국적인 물질 상태에 해당한다는 것을 확인함으로써 Hades의 결과는 이론가들이 대략적인 QCD 계산을 교정하고 근사 체계를 적용 할 수있는 상황의 범위를 넓히도록 도와야합니다. RHIC와 같은 입자 가속기에서의 충돌은 물질을 생산하고 반물질이 같은 양으로, 연구자들이 이러한 조건을 설명하는 QCD 예측을 확인하는 데 사용한 사실. 그러나 더 많은 양성자와 중성자가 반물질의 대응자를 능가할수록 계산이 덜 정확 해집니다. Hades 실험은 양성자와 중성자가 풍부한 불 덩어리를 보면 이론가들이 주변에 주변에 주변에 이러한 입자가있을 때 기대해야 할 물리학을 엿볼 수있게 해줍니다.
.RHIC의 Van Buren은 새로운 측정이 머리를 돌릴 수 있지만 눈썹을 올릴 것이라고 말했다. "저는 협업에 참여한 사람들이 결과를 보는 데 큰 관심을 가질 것이라는 것을 알고 있습니다."그리고 결과적으로 그들이 어떻게 결과에 도달했는지에 대한 의문을 제기합니다. " 특히, 그는 Hades 팀이 Rho 입자에서 오지 않은 Nuisance Electron-Positron 쌍을 계산하고 제거하는 방식을 조사해야한다고 말했다.
.결과가 서면 이론가들이 중성자 별 내부에 형성되는 정확한 쿼크 물질 단계에 대한 계산을 조정하는 데 도움이 될 것입니다. Galatyuk는 중성자 별 충돌로 인한 중력파에 대한 향후 관찰과 입자 콜리더의 추가 측정이 그러한 이론을 확장하고 검증하는 데 도움이되기를 희망합니다.
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