اختصاصی دیدبان شمال:
به گزارش دیدبان شمال از اینترستینگ انجینیرینگ، فیزیکدانان با همکاری STAR ، ویژگی “نقطه بحرانی” را در فیزیک هسته‌ای، گزارش کرده‌اند.
این تیم داده‌های برخورد یون طلا را در انرژی‌های مختلف تجزیه و تحلیل کرد و نیمی از سیگنال مورد انتظار را مشاهده کرد. این یافته‌ها می‌تواند گامی کلیدی در نقشه‌برداری از چگونگی تبدیل ماده هسته‌ای در شرایط شدید باشد.
نقطه بحرانی نشان‌دهنده یک مکان منحصر به فرد در نمودار فاز هسته‌ای است. این نقطه، روش‌های مختلفی را که کوارک‌ها و گلوئون‌ها، اجزای سازنده پروتون‌ها و نوترون‌ها، از یک فاز به فاز دیگر تغییر می‌کنند، از هم جدا می‌کند. محققان آن را با نقشه‌برداری از فازهای جامد، مایع و گاز آب مقایسه می‌کنند.
در بالاترین انرژی‌ها، برخورد یون‌های طلا، پروتون‌ها و نوترون‌ها را به پلاسمای کوارک-گلوئون تبدیل می‌کند، سیالی که زمانی جهان اولیه را پر کرده بود.
کشف شرایط دقیق این تبدیل، هدف اصلی برخورددهنده یون سنگین نسبیتی (RHIC) بوده است.
شیائوفنگ لو، یکی از همکاران STAR از دانشگاه مرکزی چین نرمال، گفت: «یافتن نقطه بحرانی، نقطه عطفی در نمودار فاز هسته‌ای خواهد بود. این یک نقطه عطف اساسی در درک ما از چگونگی رفتار ماده در شرایط سخت – از تولد کیهان تا هسته ستاره‌های نوترونی – خواهد بود.».
نوساناتی مانند تلاطم
برای جستجوی نقطه بحرانی، دانشمندان نوسانات تعداد پروتون‌های تولید شده در طول برخوردها را بررسی کردند. این نوسانات مانند آشفتگی در آسمان عمل می‌کنند و مرز بین فازهای ماده را نشان می‌دهند.
اما این تغییرات ظریف هستند، بنابراین محققان به ابزارهای آماری مرتبه بالاتر روی آوردند که تغییرات در شکل توزیع پروتون را نشان می‌دهند.
میخائیل استفانوف، نظریه‌پرداز هسته‌ای در دانشگاه ایلینوی شیکاگو، گفت: «هرچه مرتبه بالاتر باشد، ویژگی‌های شکل توزیع ظریف‌تر است و برای دیدن آن ویژگی‌ها به دقت بالاتری نیاز دارید.».
پیش‌بینی‌های استفانوف نشان می‌دهد که یک معیار کلیدی به نام کشیدگی باید کاهش یابد، از خط پایه خود بالاتر رود و سپس دوباره سقوط کند. او گفت: «این تغییرات در جهت به این معنی است که انرژی خاصی وجود دارد که در آن اتفاقی می‌افتد که در نقاط دیگر رخ نمی‌دهد. انگار یک هواپیما – چه در حال صعود، چه در حال نزول یا در حال حرکت – با تلاطم مواجه می‌شود.».
سیگنال جزئی اما قابل توجه
داده‌های جدید STAR دقیقاً چنین افتی را در حدود ۲۰ میلیارد الکترون‌ولت نشان می‌دهد. در انرژی‌های پایین‌تر، مقدار کشیدگی دوباره افزایش می‌یابد و سپس در محدوده پایه در ۷.۷ گیگاالکترون‌ولت تثبیت می‌شود.
آشیش پانداو از آزمایشگاه ملی لارنس برکلی گفت: «ما یک حداقل واضح و برجسته در داده‌ها برای کشیدگی می‌بینیم.» او خاطرنشان کرد که اهمیت این انحراف، بسته به خط پایه مورد استفاده، از دو تا پنج سیگما متغیر است.
این تحلیل نشان می‌دهد که بخشی از امضای پیش‌بینی‌شده پدیدار شده است، اما نیمه‌ی دیگر هنوز تأیید نشده است.
داده‌های موجود از برخوردهای هدف ثابت با انرژی کمتر از ۷.۷ گیگا الکترون‌ولت، هیچ روند تعیین‌کننده‌ای را نشان نمی‌دهند. استفانوف گفت: «هنوز شکاف بزرگی بین ۷.۷ و ۳ گیگا الکترون‌ولت وجود دارد.» STAR در حال حاضر داده‌های کم‌انرژی بیشتری دارد و قصد دارد به زودی این شکاف را پر کند.
این یافته‌ها، حاصل بیش از ۱۵ سال تلاش جهانی برای ترسیم نمودار فاز هسته‌ای است.
این کار با تکیه بر ارتقاءهای اساسی آشکارساز، نوآوری‌های شتاب‌دهنده و قدرت محاسباتی مرکز NERSC آزمایشگاه برکلی و مراکز داده بروکهاون انجام شد.
استفانوف گفت: «تاکنون، امضاها همان چیزی هستند که از یک نقطه بحرانی انتظار می‌رود، حداقل بخشی از آنها که می‌توانیم ببینیم. اما ما هنوز به درک بسیار بهتری از چگونگی تولید چنین امضاهایی توسط یک نقطه بحرانی نیاز داریم.»
