شبیه سازی مخلوط ابرداغ اولیه کیهان در شتاب دهنده سرن

بیگ بنگ: محققان شتاب دهنده ی هادرونی بزرگ (LHC) در سرن با ایجاد برخورد میان اتم های سرب با انرژی بسیار بالا در شتاب دهنده ذرات ۲۷ کیلومتری موفق به باز آفرینی مخلوط ابرداغ اولیه (Primordial Soup) کیهان در مقیاسی بسیار کوچکتر شدند. در میان دست اندرکاران این پروژه عظیم، محققانی از موسسه نیلز بور توانستند خواص این مخلوط ابرداغ اولیه کیهانی را که به پلاسمای کوارک-گلوئون نیز موسوم است، با دقتی بسیار بالا در شرایط انرژی بالای شتاب دهنده اندازه گیری کنند و نتایج آن را برای مرجع اعتبارسنجی و بررسی مقالات فیزیک و نجوم (Physical Review Letters) ارسال کردند.

3108C56200000578-0-image-a-26_1455054244154به گزارش بیگ بنگ، چند میلیارد میلیاردیم ثانیه پس از بیگ بنگ، کیهان تبدیل به مخلوط بینهایت چگال و داغی موسوم به مخلوط ابرداغ اولیه متشکل از ذرات بنیادین، به ویژه کوارک ها و گلوان ها گردید. این حالت از ماده پلاسمای کوارک – گلوئون نام دارد. با ایجاد برخورد میان هسته های اتم سرب با انرژی بسیار بالایی معادل ۵٫۰۲ ترا الکترون ولت (TeV) در قدرتمندترین شتاب دهنده ذرات در جهان با طول ۲۷ کیلومتر در سرن، بازآفرینی این حالت خاص از ماده ممکن گردید و با آشکارساز آلیس خواص آن مورد اندازه گیری و آزمون قرار گرفت.

یو ژو، فوق دکترای فیزیک تجربی ذرات عضو گروه تحقیقاتی آلیس در موسسه نیلز بور چنین توصیف می کند که تحلیل نتایج حاصل از برخورد، برای نخستین بار راه را برای تعیین بسیار دقیق ویژگی های پلاسمای کوارک – گلوئون در بالاترین سطح انرژی ِ ممکن، هموار ساخته و رفتار این مخلوط ابرداغ را نشان داد. وی به همراه تیمی کوچک و فعال از شرکای همکار بین المللی از طریق برخوردهای صورت گرفته میان یونهای سرب به تجزیه و تحلیل داده های جدید پرداخته و رفتار پلاسمای کوارک–گلوئون و چگونگی تغییرات آن پس از شکل گیری را مورد سنجش و آزمون قرار دادند.

روش های پیشرفته سنجش و آزمون

نتایج آزمایشات صورت گرفته روی خواص جمعی پلاسمای کوارک–گلوئون تایید می کند که این حالت از ماده بیش از آنکه شبیه به یک گاز رفتار کند، حتی در چگالترین و بالاترین سطوح انرژی رفتاری شبیه مایعات از خود نشان می دهد. سنجش های جدید صورت گرفته با بکارگیری پیشرفته ترین روش ها برای مطالعه همبستگی و ارتباط میان ذرات، تعیین غلظت ِ دقیق این مایع مرموز و عجیب را ممکن می سازد.

نحوه تشکیل ذره ای کوچک و کشیده از پلاسمای کوارک–گلوئون (ذره ای بنیادین که کوارک ها را به هم متصل میکند) هنگام برخورد شدید و عبور هسته های اتم از کنار یکدیگر را در شکل می بینید.برخورد زاویه دار ذرات گسیل شده، برخی از خواص پلاسمای کوارک–گلوئون از جمله گرانروی آن را مشخص می کند. منبع: دانشگاه ایالتی نیویورک

نحوه تشکیل ذره ای کوچک و کشیده از پلاسمای کوارک–گلوئون (ذره ای بنیادین که کوارک ها را به هم متصل میکند) هنگام برخورد شدید و عبور هسته های اتم از کنار یکدیگر را در شکل می بینید.برخورد زاویه دار ذرات گسیل شده، برخی از خواص پلاسمای کوارک–گلوئون از جمله گرانروی آن را مشخص می کند. منبع: دانشگاه ایالتی نیویورک

یو ژو توضیح میدهد که روش های تجربی بکار گرفته شده بسیار پیشرفته اند و بر این حقیقت استوارند که وقتی دو هسته اتم کروی شکل با زاویه بسیار بسیار کوچکی به سمت یکدیگر شلیک می شوند( تا پس از برخورد از کنار یکدیگر عبور کنند و متوقف نشوند)، یک پلاسمای کوارک–گلوئون اندکی کشیده شده تقریباً شبیه به یک توپ فوتبال آمریکایی تشکیل می گردد. این بدان معناست که اختلاف فشار میان مرکز و سطح این ذره بسیار کوچک بینهایت داغ حین برخورد در محورهای مختلف تغییر می کند. این اختلاف فشار منجر به انبساط و آزاد شدن ذره پلاسما می گردد که در پی آن میتوان تغییر ویژگی های حاصل از برخوردهای مختلف را در ذرات تولید شده، بصورت تابعی از زوایای برخورد آنها اندازه گیری نمود.

نقشه نگاری از مخلوط ابرداغ اولیه

یانس یورگن گاردوژ، پروفسور و رهبر گروه آلیس در موسسه نیلز بور در دانشگاه کپنهاگ توضیح می دهد: اینکه می توانیم چنین سنجش هایی با جزئیات فراوان را روی یک ذره از ‘کیهان اولیه’ انجام دهیم که تنها شعاعی در حدود یک میلیون میلیاردیم متر دارد، امری بسیار ارزنده و برجسته است. نتایج بدست آمده با قوانین فیزیکی هیدرودینامیک یعنی تئوری سیالات کاملاً مطابقت داشته و این نشان میدهد که پلاسمای کوارک–گلوئون رفتاری همانند یک مایع دارد. البته این یک مایع بسیار ویژه است و مثلاً مانند آب متشکل از مولکول ها نیست بلکه ترکیبی از ذرات بنیادین کوارک و گلوئون هاست.

ترجمه: سید علیرضا موسوی / سایت علمی بیگ بنگ

منبع: phys.org

image_pdfimage_print
(10 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=44399
تحریریه‌ی بیگ بنگ

تحریریه‌ی بیگ بنگ

وب سایت بیگ بنگ یک سایت علمی، تحقیقاتی میباشد که توسط تعدادی از علاقمندان به علم و دانش اداره می شود. این سایت از اواخر سال 1390 تاکنون به فعالیت خود در این حوزه ادامه داده است.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *