Ново състояние на материята

...

...

В ЦЕРН* Е СЪЗДАДЕНО НОВО СЪСТОЯНИЕ НА
МАТЕРИЯТА

На специален семинар на 10.02.2000 г. ръководителите на експерименти от Програмата на ЦЕРН за тежки йони представиха убедително доказателство за съществуването на ново състояние на материята, в което кварките вместо да са свързани в по-сложни частици като протони и неутрони са освободени да блуждаят безпрепятствено.

Теорията предвижда, че такова състояние би трябвало да е съществувало около 10 милисекунди след Големия Взрив, преди формирането на материята така както я познаваме, но досега тази хипотеза не е била потвърдена експериментално. С тези резултати нашето разбиране за това как е създадена Вселената, което досега беше непроверена теория за всички точки във времето преди образуването на обикновените атомни ядра (около 3 минути след Големия Взрив) е експериментално доказано до точка, която е само на няколко милисекунди от Големия Взрив.

Професор Лучано Майани, генерален директор на ЦЕРН каза: "Комбинираните данни от седемте експеримента на Програмата на ЦЕРН за тежки йони дават ясна картина за ново състояние на материята. Този резултат доказва важно предсказание на съвременната теория за фундаменталните сили между кварките. Той е и важна стъпка напред в разбирането на ранната еволюция на Вселената. Сега имаме доказателство за ново състояние на материята, в което кварките и глюоните са свободни. Открива се цяла съвършено нова теория за изследване физичните свойства на кварк-глюонната материя. Сега предизвикателството се премества към Колайдера на релативистки тежки йони (RHIC) в Брукхейвънската Национална Лаборатория и по-късно на Големия адронен колайдер в ЦЕРН".

Задачата пред Програмата на ЦЕРН за тежки йони беше да сблъсква оловни йони така, че да създава изключително високи плътности на енергията, които да преодолеят силите, задържащи кварките в по-сложните частици. Сноп от оловни йони с много висока енергия (33 ТеУ) беше ускорен в Супер Протонния Синхротрон на ЦЕРН (SPS) и насочен върху мишени в седем различни експериментални детектори. Сблъскванията създадоха температури около 100 000 пъти по-високи отколкото в центъра на Слънцето и плътности на енергията двадесет пъти по-големи от плътността на ядрената материя, плътности, които никога дотогава не бяха достигани в лабораторен експеримент. Събраните данни от експериментите дават убедително доказателство, че е създадено ново състояние на материята. Намереното при сблъскванията на тежки йони в SPS състояние на материята има много от характеристиките на теоретично предсказаната кварк-глюонна плазма, първичната "супа" в която са съществували кварките и глюоните преди да се групират заедно при охлаждането на Вселената.

Програмата с оловните снопове започна пред 1994 г., след като ускорителите в ЦЕРН бяха осъвременени благодарение на сътрудничеството между ЦЕРН и институти от Германия, Индия, Италия, Франция, Чехия, Швейцария и Швеция.

Към съществуващите свързани ускорители в ЦЕРН - протонния синхротрон (PS) и SPS беше добавен нов източник на оловни йони. Седемте големи експеримента включваха измервания на различни характеристики на сблъскванията - олово с олово и на оловосъс злато. Те бяха наречени NA 44, NA 45, NA 49, NA 50, NA 52, WA 97/NA 57 и WA 98. Някои от тези експерименти използват многоцелеви детектори за измерване и съпоставяне на няколко от най-често наблюдаваните явления. Това координирано усилие, използващо няколко допълващи се експеримента, се оказа много успешно.

Проектът е отличен пример за сътрудничество във физическите изследвания. В експериментите участваха учени от институти в повече от двадесет страни . Програмата позволи да се развие и изключително продуктивно сътрудничество между физиците, занимаващи се с физика на високите енергии и ядрените физици.

Още по-важно - тази стъпка напред стана възможна благодарение на сътрудничеството между различните експерименти. Данните от нито един отделен експеримент не бяха достатъчни, за да очертаят пълната картина, но комбинираните резултати от всички експерименти се съгласуваха напълно с нея.

Всички опити резултатите да се обяснят с установените взаимодействия на частиците бяха неуспешни, докато много от наблюденията са в съгласие с предсказаните сигнали за появата на кварк-глюонна плазма.

Резултатите от ЦЕРН са нов и силен мотив за планираните бъдещи експерименти. След като всички парченца на главоблъсканицата изглежда да се сглобяват в обяснението, че е получена кварк-глюонната плазма, сега е съществено да се изучи тази новосъздадена материя при по-ниски и при по-високи температури, за да се характеризират напълно нейните свойства и по този начин напълно да се потвърди интерпретацията й като кварк-глюонна плазма. Фокусът на изследванията с тежки йони се премества сега към Колайдера на релативистични тежки йони (RHIC) в Брукхейвънската национална лаборатория в Съединените щати, където експериментите ще започнат през тази година. През 2005 г. експерименталната програма на Големия адронен колайдер ще включи експеримента ALICE , специално посветен на сблъскванията между тежки йони.

Пълна информация може да получите тук:
http://newstate-matter.web.cern.ch/newstate-matter/Science.html




* ЦЕРН е Европейска организация за ядрени изследвания в Женева.
Членове на ЦЕРН са: Австрия, Белгия, България, Великобритания, Германия, Гърция, Дания, Испания, Италия, Норвегия, Полша, Португалия, Словакия, Унгария, Финландия, Франция, Холандия, Чехия, Швейцария и Швеция. Наблюдатели са: Европейската комисия, ЮНЕСКО, САЩ, Япония, Русия, Турция и Израел.


...

1. Сред тях има и български учен - д-р Лъчезар Бетев от екипа на Калифорнийския университет в Лос Анджелес.
2. На постоянна работа в експеримента ALICE след конкурс е назначен младият български физик д-р Петър Христов. Петър Христов е първият българин, назначен в ЦЕРН след приемането на България в организацията през 1999 г.


...