Как sPHENIX поможет воссоздать условия Большого взрыва?
Исследование первых микросекунд после Большого взрыва является одной из самых сложных задач современной физики. В Брукгейвенской национальной лаборатории ученые сделали важный шаг в этом направлении. Новый детектор sPHENIX, что является модернизацией своего предшественника PHENIX на релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC), успешно прошел первое критическое испытание, известное как тест "стандартной свечи", пишет 24 Канал со ссылкой на Journal of High Energy Physics.
Смотрите также Уникальный метеоритный алмаз, крепче любых земных аналогов, воссоздали в лаборатории
Во время этого теста детектор смог точно зафиксировать и измерить уровень энергии, выделяемой при столкновении ионов золота, которые движутся на скорости, близкой к скорости света. Это достижение подтверждает, что 1000-тонный аппарат высотой с двухэтажный дом работает корректно и готов к научным открытиям.
Физик из Массачусетского технологического института Гюнтер Роланд сравнил это событие с запуском нового телескопа, который после десяти лет разработки делает свой первый снимок. Хотя изображение может не показывать что-то совершенно новое, оно доказывает готовность инструмента к серьезной научной работе.
Детектор sPHENIX с функцией точного отслеживания частиц. Основные компоненты включают внешний и внутренний адронные калориметры, электромагнитный калориметр, системы отслеживания и сверхпроводящий соленоидный магнит / Фото Брукхейвенская национальная лаборатория
Главная цель экспериментов на sPHENIX – изучение кварк-глюонной плазмы (КГП). Это экзотическое состояние материи, состоящее из фундаментальных частиц, кварков и глюонов, которые существовали отдельно в условиях чрезвычайно высоких температур и давления в первые мгновения после Большого взрыва. В обычных условиях эти частицы прочно связаны внутри протонов и нейтронов, а разделить их практически невозможно.
Коллайдер RHIC воссоздает эти экстремальные условия, разгоняя и сталкивая частицы. Во время столкновения высвобождается колоссальное количество энергии, и на секстиллионную долю секунды образуется КГП. По словам Роланда, непосредственно увидеть эту плазму невозможно. Ученые могут наблюдать лишь ее "пепел" – частицы, образующиеся вследствие ее распада. Анализируя эти частицы, исследователи реконструируют свойства КГП, которая исчезает почти мгновенно.
Детектор sPHENIX функционирует как гигантская трехмерная камера, отслеживающая количество, энергию и траектории частиц, рожденных в результате одного столкновения. Оснащенный мощной камерой, он способен фиксировать до 15 000 столкновений в секунду. Такая скорость сбора данных, ставшая возможной благодаря технологическим достижениям за последние 25 лет, позволяет впервые исследовать чрезвычайно редкие процессы во Вселенной.
Хотя такие впечатляющие возможности требуют значительного технического обслуживания, команда исследователей настроена оптимистично. Сейчас sPHENIX активно собирает данные в рамках 25-го и заключительного года работы коллайдера RHIC. После этого его заменит преемник – электронно-ионный коллайдер. Ученые убеждены, что самое интересное для sPHENIX только начинается.