علائمي از ساخته شدن سوپ پلاسمايي كوارك - گلوئون

علائمي از ساخته شدن سوپ پلاسمايي كوارك - گلوئون

سوپ ِ كوارك-گلوئون (quark-gluon plasma) يك حالت جديد ماده است. اما نه براي جهان چون دنيا يادش هست كه وقتي فقط يك ميليارديم ثانيه عمر داشت، به مدت ده ميليونيم ِ ثانيه به شكل همين سوپ بوده، پس اين چشمهاي ما آدمهاست كه تا حالا چنين حالت جديدي از ماده نديده اند، نه جهان. سوپ ِ كوارك-گلوئون در واقع نوعي پلاسماست كه در آن كواركها و چسبهاي بين كواركها (يعني ذراتي بنام گلوئونها) به حالت آزاد وجود دارند. انتظار مي رود كه چنين سوپي در قلب ستاره هاي نوتروني هم وجود داشته باشد. http://www.hupaa.com/Data/Pic/P00115.jpg

فيزيكدانان شتابدهنده ي RHIC هفت روز قبل خبر دادند كه چنين سوپي را توانستند رد گيري كنند. به اينصورت كه دو باريكه ي طلا را كله به كله به هم زدند. با اين كار گرما و فشار بشدت بالا مي رود و پروتونها و نوترونها مي توانند تغيير فاز بدهند و كواركها و چسبهاي بين آنها (گلوئونها) براي مدت بسيار كوتاهي از هر قيد و بندي آزاد شوند. اين همان سوپيست كه از آن سخن رفت. همه ي اينها قبلا در نظريه ي كروموديناميك كوانتومي تمام پيش بيني هاي مربوط به اين سوپ ساخته شده.

بدليل محدوديت ِ امكانات زميني در توليد فشار و دما تا كنون نتوانسته بوديم چنين محيطي را فراهم كنيم. هنوز هم تيم ِ توماس كرك (Thomas Kirk) كه اين برخورد طلا-طلا را سازمان داده اند، نمي خواهند ادعاي ساختن ِ اولين سوپ ِ كوارك-گلوئون (quark-gluon plasma) روي اين سياره را بكنند، چون همه چيز در آني رخ مي دهد و دقتها را بايد كمي بيشتر كرد. تا امروز چهار آزمايش مختلف انجام شده اند تا امضاي اين سوپ يافته شود.

كاري كه در RHIC انجام شد بطور ِ خلاصه عبارت بود از برخورد دو باريكه ي طلا از رو به رو (كله به كله) با هم. اينكار باعث مي شود نزديك به 400 پروتون و نوترون در محل برخورد وجود داشته باشند. دماي آن منطقه حدودا 300 ميليون برابر ِ دماي سطح خورشيد مي شود كه در اين دما (كه البته تقريبا نزديك به دماي ثانيه ي اول جهان است) پروتونها و نوترونها ديگر نمي توانند بصورت ذره اي باشند و گلوئونهايي كه بين كواركهاي پروتونها و نوترونها كشش ايجاد مي كنند، آزاد مي شوند و كواركها هم آزاد مي شوند. پس معجوني از گلوئون و كوارك پديد مي آورد كه به سوپ QGP يا سوپ ِ پلاسمايي ِ كوارك-گلوئون معروف است.

چون زمان ِ بوجود آمدن ِ سوپ بسيار كم است بنابراين خود ِ سوپ را نمي توان ديد بلكه اثرات ِ آن قابل مشاهده است. بوجود آمدن ِ سوپ علائمي چون جهش ذراتي از آن منطقه در جهتهاي مخالف دارد كه به جت (jet) معروفند.

جت ها يا ذرات ثانويه اي كه بعد از توليد سوپ ِ كوارك-گلوئون در RHIC آشكار شدند كمتر و نامتقارن تر از اين شكل در آزمايش برخورد دوترون-طلا هستند.

يكي از نكات مهم در پخش شدن ذرات ِ بعد از خلقت ِ سوپ كوارك-گلوئون اينست كه اين ذرات ِ ثانويه يا جت (jet) كه انتظار مي رفت بصورت جفت در جهتهاي مخالف ِ هم ديده شوند نقصهايي داشتند به اين معني كه اگر جتي از يك طرف ظاهر شد، جفتش با همان تكانه در جهت مخالف مشاهده نمي شود. از همه مهمتر اينست كه تعداد جتهايي كه بعد از برخورد كله به كله ي طلا مشاهده مي شود بسيار كمتر از تعداديست كه پيش بيني مي شد. مثلا در برخوردي ضعيفتر كه همين دو سه ماه پيش در همين RHIC رخ داد و در آن مولكول سبكتر ِ دوترون به طلا خورد تعداد جتهاي بيشتري بوجود آمدند. البته در آن هنگام دما خيلي بالا نرفت و جت هايي كه تشكيل شدند امضاي سوپ ِ مورد نظر را نداشتند.

اينكه جتها در اينجا آنچنان زياد نيستند و تقارن در پخش شدن هم ندارند، از نظر تئوري توجيه شد و متوجه شديم كه يك حوضه در محل برخورد دو باريكه ي طلا وجود دارد كه مثل يك ديواره ي اتش عمل مي كند و اگر كواركي از آن بيرون بيايد مشاهده پذير مي شود و ثابل آشكارسازي، و اگر بيرون نيايد و آشكار نشود به اين معنيست كه كوارك در آن حوضه به دام افتاده و برهم كنش كرده. به اين پديده «جت خوري (jet quenching) » مي كويند. پس قانون بقاي تكانه به نحوي پايسته مي ماند.

تشكيل ِ شرايط ِ ابتداي جهان روي زمين كار بزرگيست كه مي تواند بسياري از پرسشها را پاسخ دهد.