Nowy mechanizm przepływu
Gdy jony ołowiu zderzają się z ogromną energią w detektorze ATLAS, nie powstaje zwykła materia. Na moment rodzi się gorąca, mikroskopijna kula, w której podstawowe składniki protonów i neutronów – kwarki i gluony – uzyskują niespotykaną swobodę. Ten egzotyczny płyn niemal natychmiast zaczyna się rozprężać, a naukowcy właśnie zidentyfikowali nowy wzorzec tego rozszerzania, nazwany przepływem promieniowym. Różni się on od wcześniej obserwowanego przepływu eliptycznego. Nie zależy od kształtu powstałej plazmy, lecz od jej początkowej gęstości i różnic w ciśnieniu. Teorię, która łączyła siłę tego przepływu z rozmiarem „kropli” plazmy, opracowano już w 2020 roku. Jej autorzy przewidywali, że mniejsze, bardziej ściśnięte skupiska materii będą się rozpraszać szybciej ze względu na wyższe ciśnienie. Somadutta Bhatta, która analizowała dane z eksperymentu, tłumaczy to zjawisko prostym porównaniem:
To tak, jakby wlać tę samą ilość wody do dwóch balonów o różnej wielkości i przekłuć każdy z nich; woda będzie wypływać szybciej z mniejszego balonu, ponieważ znajduje się pod wyższym ciśnieniem
Analiza rozkładu cząstek powstałych w zderzeniach potwierdziła te przewidywania. Im mniejsza była początkowa objętość plazmy, tym wyraźniej obserwowano szybszy, promieniowy ruch produktów kolizji. Co ciekawe, te same wnioski wyciągnął niezależnie drugi eksperyment przy LHC, ALICE, publikując swoje wyniki w tym samym czasie.
Znaczenie dla fizyki wysokich energii
Odkrycie to nie jest jedynie ciekawostką. Daje fizykom nowe, precyzyjne narzędzie do sondowania właściwości plazmy kwarkowo-gluonowej.
Nowe wyniki z ATLAS, potwierdzając płynny charakter QGP, ujawniają również coś nowego, ponieważ badany przez nas typ przepływu, “przepływ promieniowy”, ma inne pochodzenie geometryczne niż wcześniej badany ‘przepływ eliptyczny’ i jest wrażliwy na inny typ lepkości w układzie płynnym – zauważa Jiangyong Jia z Brookhaven National Laboratory
Czytaj też: Światło w kształcie pączka uratuje Wi-Fi? Nowa fizyka obiecuje koniec z gubieniem zasięgu
Mowa o lepkości objętościowej, czyli o tym, jak bardzo materia opiera się zmianom swojej gęstości podczas rozprężania lub ściskania. To kluczowa informacja, która pozwoli lepiej zrozumieć, jak ściśliwa jest ta pierwotna zupa kwarkowa. Nowa metoda ma dodatkową zaletę, ponieważ działa niezależnie od kształtu plazmy, co otwiera możliwość badania zderzeń mniejszych jąder atomowych, gdzie tradycyjne techniki zawodziły. Choć od pierwszego wytworzenia plazmy kwarkowo-gluonowej w RHIC minęły już ponad dwie dekady, wciąż poznajemy jej nowe aspekty. Każdy taki szczegół, jak przepływ promieniowy, to kolejny element układanki pomagający odtworzyć historię pierwszych momentów wszystkiego, co istnieje.