Yüksek enerjili nükleer fizik - High-energy nuclear physics

  (Yönlendirildi Ağır iyonu )
Nükleer Fizik
NuclearReaction.svg
Çekirdek  · Nükleonlar  ( s , n )  · Nükleer madde  · Nükleer güç  · Nükleer yapı  · nükleer reaksiyon

Yüksek enerjili nükleer fizik çalışmaları tipik enerji rejimleri nükleer maddenin davranışı yüksek enerji fiziği . Diğer hafif atomu ile karşılaştırıldığında, bu alanda birincil odak ağır iyon çarpışmaları çalışmadır parçacık hızlandırıcılar . Yeterli çarpışma enerjileri de, çarpışmalar bu tür üretilmesi için teori edilir kuark-gluon plazma . Nedeniyle çok daha küçük bir parlaklık durumuna için yüksek enerjili bir elektron-pozitron çarpıştırıcılarında erişilebilir değil leptonların ve Mezonların elektromanyetik üretimi hakkında bilgi elde etmek için bir bekler periferal nükleer çarpışmalarda.

Önceki yüksek enerjili nükleer hızlandırıcı deneyleri 1 GeV / nükleon kadar 158 GeV / nükleonun mermi enerjilerini kullanarak ağır iyon çarpışmaları inceledik. Bu tür deneyler, sözde "sabit hedef" deneyleri, esas olarak bir iyon "demet" (tipik olarak yaklaşık 10 hızlandırmak 6 için 10 8 yaklaşan hızları grup başına iyonları) ışık hızını (0.999 c ) ve bir hedef haline parçalamak benzer ağır iyonların. Bütün çarpışma sistemleri ilginç olmakla birlikte, büyük bir odak simetrik çarpışma sistemlerine 1990'ların sonunda uygulanmıştır altın altın en hedeflere kiriş Brookhaven Ulusal Laboratuvarı 'nın Alternatif Gradyan Sinkrotronu (AGS) ve uranyum uranyum hedeflerine kiriş CERN s' Süper Proton Sinkrotronu .

Şu anda, yüksek enerjili nükleer fizik deneyleri de yürütülüyor Brookhaven Ulusal Laboratuvarı 'nın Göreli Ağır İyon Çarpıştırıcısı (RHIC) ve CERN ' in yeni Büyük Hadron Çarpıştırıcısı . Işınlık (PHENIX, STAR phobos ve Brahms'a) dört birincil deneyler yüksek göreli çekirdeklerin çalışma çarpışmaları. Sabit hedef deneyleri farklı olarak, çarpışmaları deneyleri mini iki ila altı etkileşim bölgeleri (ışınlık durumunda) de birbirlerine doğru iyon huzmeleri hızlandırdı. Işınlık 'de, iyonların 100 GeV / çekirdek parçası 250 GeV / çekirdek parçası (iyon boyutuna bağlı olarak) hızlandırılabilir. Her bir çarpışma iyon ters yönde hareket eden bu enerjiye sahip olduğundan, çarpışma maksimal enerji elde edilebilir merkezi kütle altın için 200 GeV / nükleonun ve protonlar için 500 GeV / nükleonun çarpışma enerjisi.

ALICE CERN'deki BHÇ'deki (büyük bir iyon Çarpıştırıcısı Deney) dedektörü nucleon çifti başına 2.76 TEV bir merkez kütle enerjisine Pb-Pb'nin çekirdekler çarpışmalar okuyan uzmanlaşmış. CMS, ATLAS ve LhcB gibi diğer LHC dedektörler de ağır iyon programları var.

Tarih

Sıcak hadron cevher ve keşif çok cisim üretimi ile çok cisim üretime teorik çalışmaları başlattığı uzun bir geçmişi vardır Enrico Fermi ABD ve Lev Landau SSCB'de. Bu çabalar erken 1960'ların içinde gelişmesine yol açtı istatistiksel önyükleme modeli açıklaması hadron üretime Rolf Hagedorn .

İlk çarpışmalar

Alçakgönüllülükle relativistik koşullarda ilk ağır iyon çarpışmaları ele alınmış, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı de (LBNL, eskiden LBL) Berkeley , Kaliforniya, ABD ve en Nükleer Araştırma Ortak Enstitüsü içinde (JINR) Dubna'da , Moskova Oblast, SSCB. Lbl de, bir nakil hattı ağır iyon hızlandırıcı HILAC ağır iyonların taşımak için inşa edilmiş Betatronda . Başlangıçta elde nükleonun başına 1-2 GeVluk düzeyinde enerji ölçeği birkaç kez, normal nükleer yoğunlukta nükleer madde sıkıştırılmış verir. Mevcut hızlandırıcıları çok daha yüksek enerjilerde sıkıştırılır ve heyecanlı nükleer madde motive araştırma programlarının özelliklerini inceleyerek olasılığının gösteri BNL ve CERN görecelilik ile laboratuar sabit hedefleri hedefleyen kirişler. İlk çarpıştırıcısı deneyleri ışınlık de 1999 yılında başlayan ve LHC 2010 yılında büyüklüğü daha yüksek enerji tek sipariş ağır iyonları çarpışan başladı.

CERN operasyon

LHC de çarpıştırıcısı CERN ile, nükleer çarpışma modunda bir ay bir yıl faaliyet Pb çekirdeklerinin kalan kütlesinin 1500 katı enerji eşdeğeri hakkında, nükleon çifti başına 2.76 TeV çarpışan. Genel olarak 1250 değerlik kuark sıcak kuark-gluon çorbası üretmek çarpışır. Ağır atom çekirdeklerinin kendi elektron bulutunun sıyrılmış ağır iyonların olarak adlandırılır ve ne zaman bir (ultra) göreli ağır iyonların söz kinetik enerji önemli ölçüde aşan kalan enerjiyi o BHÇ'deki olduğu gibi. Böyle çarpışmaların sonucu çok sayıda üretimidir kuvvetli etkileşen parçacıklar .

2012 Ağustos ayında ALICE bilim adamları deneyler ürettiğini açıkladı kuark-gluon plazması yaklaşık 5,5 trilyon sıcaklıkla Kelvin , bugüne kadar herhangi bir fiziksel deneylerde elde edilen en yüksek sıcaklık. Bu sıcaklık 2010 deneylerde elde trilyon 4 hakkında Kelvin önceki rekor, daha 38 yaklaşık% yüksektir Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda . ALICE sonuçları 13 Ağustos açıklandı Quark Matter 2012 yılında konferansta Washington, DC . Bu deneylerde üretilen zerre-gluon plazma, mikrosaniye mevcut evrenin koşullara yakın büyük Bang madde halinde birleşmiş önce atomu .

Hedefler

Bu uluslararası araştırma programının birkaç bilimsel hedefleri vardır:

  • Oluşumu ve kuarklar ve gluonlar, kuark-gluon plazması yapılmış maddenin yeni bir devlet soruşturma QGP galip, ilk 30 mikrosaniye erken evrenin .
  • Çalışma Renk hapsi ve renk sınırlayıcı = transformasyonu meydana Kuarklarla Gluonlar serbest dolaşmak hangi pertürbatif vakum, çağrı uyarılmış durum fizikçilere vakum durumunu sınırlandırılması kuark Hagedorn sıcaklığı ;
  • Kökenleri çalışma hadronun ( proton , nötron vb) önemli kütle inanılmaktadır kuark hapsi ve vakum yapısının olgusu ile ilişkili.

Deneysel programı

Bu deneysel program, araştırma bir on yıl üzerinde izler RHIC de çarpıştırıcısı BNL ve sabit hedefleri kullanılan çalışmaların neredeyse yirmi yıl SPS CERN ve en AGS BNL de. Bu deneysel program zaten KGP'nın aşamasına ulaşmak için olsun gerekli aşırı koşulları ulaşılabilir onaylamıştır. QGP elde Tipik bir sıcaklık aralığı oluşturulur

Birden fazla olduğunu 100 000 merkezinde kat daha fazla güneş . Bir enerji yoğunluğuna Bu tekabül

.

Karşılık gelen göreli madde basıncı olan

Daha fazla bilgi

Referanslar