هدف تحقیقات فیکدانان دانشگاه اووتوش لوراند مجارستان کشف «سوپ بنیادینی» است که در میکروثانیه‌های اولیه پس از تشکیل در جهان وجود داشت. به شکل جالبی، یافته‌های آن‌ها نشان می‌دهد که حرکت ذرات مشاهده‌شده شباهت عجیبی به جستجوی شکارچیان دریایی برای طعمه، الگو‌های تغییرات آب و هوایی و نوسانات بازار سهام دارد.
زی‌سان: فیزیکدانان دانشگاه «اوتوش لوراند» مجارستان در حال بررسی اجزای هسته اتم با استفاده از سه تا از پیشرفته‌ترین شتاب دهنده ذرات در سطح جهان هستند.
به گزارش زی‌سان، هدف تحقیقات آن‌ها کشف «سوپ بنیادین» است که در میکروثانیه‌های اولیه پس از تشکیل در کیهان وجود داشت. به شکل جالبی، یافته‌های آن‌ها نشان می‌دهد که حرکت ذرات مشاهده‌شده شباهت عجیبی به جستجوی شکارچیان دریایی برای طعمه، الگو‌های تغییرات آب و هوایی و نوسانات بازار سهام دارد.
بلافاصله پس از انفجار بزرگ، دما‌ها آنقدر زیاد بود که هسته‌های اتمی و همچنین نوکلئون‌ها و بلوک‌های سازنده آن‌ها نمی‌توانستند وجود داشته باشند. از این رو، در اولین نمونه، جهان با یک «سوپ بنیادینی» شامل کوارک‌ها و گلوئون‌ها پر شد.
با سرد شدن جهان، این محیط تحت شرایط «یخ زدگی» قرار گرفت که منجر به تشکیل ذراتی شد که امروزه می‌شناسیم، مانند پروتون‌ها و نوترون ها. این پدیده در مقیاس بسیار کوچک‌تری در آزمایش‌های شتاب‌دهنده ذرات تکرار می‌شود، جایی که برخورد بین دو هسته باعث ایجاد قطرات کوچک ماده کوارک می‌شود. این قطرات در نهایت از طریق انجماد به ماده معمولی تبدیل می‌شوند؛ و این تبدیل و دگرگونی برای محققانی که این آزمایش‌ها را انجام می‌دهند کاملا شناخته شده است.
تغییرات در ماده کوارک
با این حال، خواص ماده کوارک به دلیل تفاوت در فشار و دما که از انرژی ناشی از برخورد شتاب دهنده‌های ذرات ناشی می‌شود، متفاوت است. این تغییر اندازه‌گیری‌هایی را برای بررسی دقیق ماده در شتاب‌دهنده‌های ذرات انرژی‌های مختلف، یعنی برخورد دهنده یون سنگین نسبیتی (RHIC) در ایالات متحده، یا سوپر پروتون سنکروترون (SPS) و برخورددهنده هادرونی بزرگ (LHC) در سوئیس ضروری می‌کند.
«مته ساناد» پروفسور فیزیک هسته‌ای در دانشگاه اوتوش لوراند می‌گوید: «این جنبه آنقدر حیاتی است که شتاب‌دهنده‌های جدیدی در سرتاسر جهان، به‌عنوان مثال در آلمان یا ژاپن، به‌ویژه برای چنین آزمایش‌هایی ساخته می‌شوند. شاید مهمترین سوال این باشد که انتقال بین فاز‌ها یا مراحل چگونه اتفاق می‌افتد: یک نقطه بحرانی ممکن است در نقشه فاز ظاهر شود.»
هدف بلندمدت این تحقیق، تعمیق درک ما از برهم کنش قوی است که خاصیت اصلی برهمکنشهای ماده کوارک و نیز برهمکنشهای هسته‌های اتمی حاکم است. سطح دانش کنونی ما در این زمینه را می‌توان به درک بشر از الکتریسیته در دوران ولتا، ماکسول یا فارادی تشبیه کرد. اگرچه آن‌ها تصوری از معادلات اساسی داشتند، اما برای توسعه فناوری‌هایی که زندگی روزمره را عمیقاً متحول کرده، از لامپ گرفته تا تلویزیون، تلفن، رایانه و اینترنت، کار تجربی و نظری قابل توجهی لازم بود. به طور مشابه، درک ما از برهمکنش قوی هنوز جنینی است و انجام تحقیقات برای کشف و ترسیم آن بسیار مهم است.
نوآوری در فِمتوسکوپی
محققان دانشگاه «اوتوش لوراند»، در آزمایش‌هایی روی هر یک از این شتاب‌دهنده‌های ذکر شده در بالا مشارکت کرده و کار آن‌ها در چند سال گذشته به ترسیم تصویری جامع از هندسه ماده کوارک منجر شده است. آن‌ها با استفاده از تکنیک‌های فمتوسکوپی به این امر دست یافتند. این تکنیک از همبستگی‌هایی استفاده می‌کند که از ماهیت موجی غیر کلاسیک و کوانتوم‌مانند ذرات تولید شده ناشی می‌شوند، که در پایان ساختار مقیاس فمتومتر مقیاس محیط، منبع ساطع کننده ذرات را آشکار می‌کند.
«مارتون ناگی»، یکی از محققان ارشد این گروه توضیح می‌دهد: «در دهه‌های گذشته، فمتوسکوپی با این فرض انجام می‌شد که ماده کوارک از توزیع نرمال پیروی می‌کند، یعنی شکل گاوسی که در بسیاری از مکان‌های طبیعت یافت می‌شود».
با این حال، محققان مجارستانی به قالب یک چارچوب کلی‌تر فرآیند «لِوی» روی آوردند؛ فرآیندی که در رشته‌های مختلف علمی نیز فرآیندی آشناست و به خوبی فرآیند جستجوی طعمه توسط شکارچیان دریایی، بازار سهام و حتی تغییرات آب و هوایی را توضیح می‌دهد. ویژگی متمایز این فرآیند‌ها این است که در لحظات خاصی دستخوش تغییرات بسیار بزرگی می‌شوند (مثلاً زمانی که یک کوسه به دنبال غذا در یک منطقه جدید می‌گردد)، و در چنین مواردی توزیع «لوی» به جای توزیع نرمال (گاوسی) می‌تواند رخ دهد. (توزیع نرمال و توزیع لوی دو مورد از مهمترین نظریات آمار و احتمال هستند).
دلالت‌ها و نقش دانشگاه اوتوش لوراند
این تحقیق به چند دلیل از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. در درجه اول، یکی از ویژگی‌های بسیار مطالعه‌شده انجماد ماده کوارک یعنی تبدیل آن به ماده هادرونیک، شعاع فمتوسکوپی است که از اندازه گیری‌های فمتوسکوپی به دست می‌آید. با این حال، این مقیاس به هندسه فرضی محیط بستگی دارد. همانطور که «دانیل کینسس»، محقق فوق دکتری در این گروه، خلاصه می‌کند، «اگر فرض گاوسی بهینه نباشد، دقیق‌ترین نتایج از این مطالعات را فقط می‌توان از طرریق فرض لوی به دست آورد. مقدار نمایی لوی که توزیع لوی را مشخص می‌کند، ممکن است ماهیت انتقال فاز را نیز روشن کند. بنابراین، تغییر آن با انرژی برخورد، بینش ارزشمندی را در مورد فاز‌های مختلف ماده کوارک فراهم می‌کند.
محققان دانشگاه اوتوش لوراند به صورت فعالانه در چهار آزمایش به صورت گروهی مشارکت می‌کنند. این گروه‌ها در موفقیت آزمایش‌ها با ظرفیت‌های مختلف، از توسعه آشکارساز گرفته تا جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌ها، مشارکت قابل توجهی دارند. آن‌ها همچنین در بسیاری از پروژه‌ها و تحقیقات نظری مشغول هستند. «مته ساناد» که رئیس گروه آزمایش برخورددهنده یون‌های سنگین نسبیتی و همچنین همکار تحقیقات فمتوسکوپی دانشگاه می‌گوید: «آنچه در مورد تحقیقات فمتوسکوپی ما منحصربه‌فرد است این است که این تحقیقات در قالب چهار آزمایش در سه شتاب‌دهنده ذره انجام شده است که این به ما دید وسیعی از هندسه و فاز‌های احتمالی ماده کوارک می‌دهد.»
سایر اخبار
غیر قابل انتشار: ۰ | در انتظار بررسی: ۰ | انتشار یافته:
پرطرفدار