ABD'nin dev çarpıştırıcısı 25 yıllık araştırmanın ardından 50 milyar altın atomunu parçalamayı planlıyor

[™ Admin]

ABD'nin dev çarpıştırıcısı 25 yıllık araştırmanın ardından 50 milyar altın atomunu parçalamayı planlıyor

ABD Enerji Bakanlığı'nın (DOE) Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'ndan araştırmacılar, dünya standartlarında bir parçacık hızlandırıcı ve şimdiye kadar inşa edilmiş tek iki çalışan ağır iyon çarpıştırıcısından biri olan Relativistik Ağır İyon Çarpıştırıcısı'ndaki (RHIC) deneylerin son yılına girdiler.

Ekip, 2000 yılından bu yana RHIC'i kullanarak altın atomlarının çekirdeklerini ışık hızına yakın bir hızda parçaladı ve kuark-gluon plazmasını (QGP veya kuark çorbası) yeniden oluşturmak ve incelemek için veri topladı. Proton ve nötronların en içteki yapı taşlarından oluşan bu sıcak, yoğun madde halinin, Büyük Patlama'dan sadece mikro saniyeler sonra, yaklaşık 14 milyar yıl önce evreni doldurduğuna inanılıyor. RHIC'nin çarpışmalarıyla serbest bırakılan madde -kuarklar, antikuarklar ve gluonlar- ayrıntılı çalışma için ilkel plazmayı yeniden oluşturmak üzere bir araya geliyor.

RHIC'in 25. ve son çalışmasında, bilim insanları kuark-gluon plazmasını benzeri görülmemiş bir hassasiyetle keşfetmek için son yirmi yılda geliştirilen hızlandırıcı, dedektör ve veri yakalama yeteneklerini kullanacaklar.

Öncelikler ve hedefler

Brookhaven Lab fizikçisi ve RHIC'in saniyede 15.000 parçacık çarpışmasının anlık görüntülerini yakalayabilen en yeni dedektörü sPHENIX'in eş sözcüsü olan Jin Huang, PhD, RHIC'in yıllar içindeki olağanüstü evrimini vurguluyor.

Huang, "Kuark-gluon plazmasını yaratma ve karakterize etmedeki çığır açan keşiflerinden, dünya çapında yetenekleri beslemedeki rolüne kadar, RHIC yalnızca nükleer bilimin sınırlarını genişletmekle kalmadı, aynı zamanda araştırmacılar arasında derin, işbirlikçi bir ruh da geliştirdi" diyor.

"Bu son çalışmaya girerken, RHIC'in yolculuğunu tanımlayan amansız sorgulama, yenilikçilik ve akıl hocalığı mirasını ileriye taşıyoruz."

25. Çalışmanın en önemli önceliği 200 milyar elektron voltta altın-altın çarpışmaları ve Haziran ayının başlarında tamamlanması planlanıyor. Operasyonlar yaz boyunca duraklatılacak, Haziran ortasında yapılacak bir inceleme ise ilerlemeyi değerlendirecek ve fonlamaya bağlı olarak ek çarpışma türlerini ele alacak. Çarpışmalar arasında ekip, hızlandırıcı performansını iyileştirmenin yollarını test etmek için her iki haftada bir 15 saatlik APEX (hızlandırıcı fiziği deneyleri) çalışmaları yürütecek.

2022'de tamamlanan yıllarca süren yükseltmelerin ardından, RHIC'nin STAR dedektörü 200 GeV altın-altın çarpışmalarından veri toplamayı en üst düzeye çıkarmaya odaklanacak. Bu yıl araştırmacılar, 23. ve 24. Çalışmalar sırasında toplanan 8 milyara ek olarak bu olaylardan 10 milyar daha toplamayı hedefliyor. Ayrıca araştırmacılar, dedektörün gerçek zamanlı tetikleyicilerini kullanarak yüksek enerjili parçacıklar açısından zengin çok sayıda olayı yakalamayı planlıyor.

Bu arada, sPHENIX dedektörü ilk kez tam kapasitede çalışacak ve 50 milyar altın-altın çarpışmasından veri toplamayı hedefleyecek. Dedektör, parçacıkları tanımlamak ve enerjilerini ölçmek için hassas izleme ve RHIC'nin ilk namlu hadronik kalorimetresini kullanıyor. Bu, bilim insanlarının enerjinin QGP'de nasıl hareket ettiğini ortaya çıkaran jet adı verilen enerjik parçacık spreylerini yeniden oluşturmasına olanak tanıyor.

Sırada ne var

25. Çalışmada APEX testleri ile fizikçiler, iyon ışınlarının çarpışma oranlarını en üst düzeye çıkarmak için kararlı ve hassas bir şekilde hizalanmış tutulması da dahil olmak üzere gelecekteki Elektron-İyon Çarpıştırıcısı (EIC) için temel tasarım zorluklarını hedefliyor. RHIC'de geliştirilen verilerin, uzmanlığın ve dedektör teknolojilerinin çığır açan deneyler için yol açmaya yardımcı olmasını umuyorlar.

Huang bir basın bülteninde "RHIC'den EIC'ye, bilim insanları nükleer maddenin altın-altın çarpışmalarında oluşan sıcak ve yoğun bir durumdan geçişini haritalıyor ve ardından EIC'de soğuk nükleer maddeyi araştırmak için en küçük mermiler olan elektronları kullanmayı planlıyorlar" diyor.

Çarpışmalardan önce atom çekirdeklerinin özü ve bugün görünen tüm maddenin temeli olan soğuk nükleer madde, RHIC ve EIC araştırmalarını evrenin temel yapısını anlamak için tamamlayıcı bir arayışta birbirine bağlayacak.

Bu yılki RHIC çalışmasının ardından yeni tesisin inşası başlarken, bilim insanları keşif için uzun bir yolun henüz başında olduklarını ve önümüzdeki yıllarda birçok heyecan verici sonuç beklendiğini söylüyor.

Brookhaven Lab fizikçisi ve STAR deneyinin eş sözcüsü Lijuan Ruan, "RHIC'deki veri toplama yolculuğumuz bu çalışmanın ardından sona erecek olsa da, bilinmeyene doğru keşif yolculuğumuz şüphesiz önümüzdeki on yılda da devam edecek" diye sonuca varıyor.

Kaynak: IE