물리학 자들은 입자를 함께 분쇄함으로써 우주에서 가장 작은 액체 방울, 즉 뜨겁고 원시적 인 수프의 양성자 크기의 구슬을 만들었을 수 있습니다.
이 입자 스프는 빅뱅 이후 첫 마이크로 초 동안 우주를 채운 쿼크-글루온 플라즈마입니다. 수조도에 달하며 마찰이 거의없이 빛의 속도에 가깝게 wish니다.
뉴저지의 Rutgers University의 이론 물리학자인 Jacquelyn Noronha-Hostler는“이것이 우리가 아는 가장 큰 유체이다.
물리학 자들은 이전에이 원시 스프를 만들기 위해 입자를 충돌 시켰으며, 일부 실험에서는 특정 충돌이 양자만큼 작은 방울을 생성한다고 제안했습니다. 12 월 10 일자 Nature Physics 저널에 발표 된 새로운 논문에서, 파이오니어 링 고 에너지 핵 상호 작용 실험 (PHENIX)의 물리학 자들은 아직까지 그와 같은 작은 물방울이 가장 설득력있는 증거가 무엇인지보고했습니다.
가장 최근의 실험에서 데이터를 분석 한 콜로라도 볼더 대학 (University of Colorado Boulder)의 물리학자인 제이미 나글 (Jamie Nagle)은“이러한 액적 흐름의 상호 작용과 조건에 대한 이해를 다시 생각하게 만들고있다. 결과는 물리학 자들이 초기 우주의 쿼크-글루온 플라즈마와 유체의 성질을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.
새로운 실험에 참여하지 않은 Noronha-Hostler는“이것은 유동성이되는 것이 무엇인지에 대한 지식을 다시 써야한다는 것을 의미한다.
실험은 뉴욕의 Brookhaven National Laboratory에있는 RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider)에서 수행되었으며, 물리학 자들은 2005 년 원자핵을 충돌시켜 최초의 쿼크-글루온 플라즈마를 만들었습니다. 쿼크는 양성자와 중성자를 구성하는 기본 입자로, 원자핵을 구성합니다. 글루온은 자연의 기본 힘 중 하나 인 강한 힘을 통해 양자 또는 중성자에 쿼크를 고정시키는 힘을 전달하는 입자입니다.
물리학 자들은 쿼크-글루온 플라즈마의 액 적이 상대적으로 커야한다고 가정했다. 액체처럼 물방울이 흐르기 위해서는 생각이 갔다. 물체는 구성 입자보다 훨씬 커야했다. 예를 들어 일반적인 물 방울은 자체 물 분자보다 훨씬 큽니다. 다른 한편으로, 세 개 또는 네 개의 개별 물 분자의 작은 덩어리는 액체처럼 행동하지 않을 것이라고 연구원들은 생각했다.
따라서 쿼크-글루온 플라즈마 방울을 최대한 크게 만들기 위해 RHIC의 물리학 자들은 금과 같은 큰 원자핵을 뭉쳐 비슷한 크기의 방울을 양성자보다 약 10 배 더 크게 만들었습니다. 그러나 물리학 자들은 작은 입자와 충돌했을 때 예기치 않게 양성자 크기의 액체 방울의 힌트를 발견했습니다. 예를 들어 제네바 근처의 대형 하드론 충돌체에서 수행 된 양성자 간의 충돌 등이 있습니다.
이 작은 방울들이 실제로 존재할 수 있는지 알아 내기 위해, RHIC 발사 된 양성자에서 PHENIX 검출기를 작동시키는 물리학 자; 양성자와 중성자를 각각 포함하는 듀 테론 핵; 및 금 핵에서의 헬륨 -3 핵. 이러한 충돌이 쿼크-글루온 플라즈마의 액체 방울을 형성한다면, 과학자들은 금 방울이 치는 것에 따라 물방울의 모양이 다를 것이라고 추론했다. 양성자를 때리면 둥근 방울이 생깁니다. deuteron은 타원형의 방울을 생성하고, helium-3은 삼각형의 방울을 만듭니다.
이러한 물방울은 강한 열로 인해 물방울이 너무 빨리 팽창하여 다른 입자가 쏟아져 폭발하기 전에 1000 억 분의 1 초 동안 만 살게됩니다.
이 입자 잔해를 측정함으로써 연구원들은 원래의 물방울을 재구성했습니다. 그들은 세 가지 충돌 유형 각각에서 타원형과 삼각형 모양을 찾아 총 6 번 측정했습니다. 실험에는 몇 년이 걸렸으며 결국 연구원들은 스텔라 모양을 감지하여 충돌로 인해 양자 크기의 물방울이 생성되었다고 제안했습니다.
Nagle은 Live Science에 "6 가지 측정을 모두 수행하면 물방울 그림을 제외하고는 다른 설명이 어렵다"고 말했다.
결과가 설득력이 있지만 Noronha-Hostler는 아직 확실하지 않다고 말했다. 연구원들은 여전히 입자 충돌로 분출되는 제트에 대한 더 나은 측정이 필요합니다. 작은 액체 방울이 형성되면 금 핵과 양성자, 듀 테론 또는 헤일 럼 -3 사이의 충격으로 인해 제트를 형성하는 고속 입자가 생성되어 새로 생성 된 쿼크-글루온 방울이 폭발 할 것입니다. 제트기가 유체를 통과하면서 물을 통과하는 총알처럼 에너지가 손실되고 속도가 느려졌습니다.
그러나 지금까지 측정 결과 제트는 예상만큼 많은 에너지를 잃지 않았습니다. Noronha-Hostler는 2023 년에 출시 될 예정인 업그레이드 된 PHENIX 버전과 같은 미래의 실험은 물리학 자들이 무슨 일이 일어나고 있는지 더 잘 이해하고 그러한 작은 방울이 존재할 수 있는지 확인하는 데 도움이 될 것이라고 말했다.
