WASHINGTON — พูดถึงเรื่องร้อนและหนักหน่วง นักวิทยาศาสตร์ได้นำอุณหภูมิของสสารร้อนที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งก่อตัวขึ้นจากผลพวงอันน่าสยดสยองของการชนกันระหว่างอะตอมทองคำที่เดินทางใกล้ความเร็วแสง วัสดุดังกล่าวมีอุณหภูมิประมาณ 4 ล้านล้านองศาเซลเซียส ร้อนกว่าภายในดวงอาทิตย์ประมาณ 250,000 เท่า และสูงกว่าอุณหภูมิใดๆ ที่เคยไปถึงในห้องทดลอง นักวิจัยรายงานเมื่อวันที่ 15 กุมภาพันธ์ในที่ประชุมของ American Physical Society
นักวิจัยกล่าวว่าการวัดซึ่งจะตีพิมพ์ในจดหมายทบทวนทางกายภาพ
ที่กำลังจะมีขึ้นให้คำอธิบายโดยละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับซุปที่มีความหนาแน่นสูงและซุปเปอร์ร้อนของสสารที่เรียกว่าควาร์ก – กลูออนพลาสมาซึ่งอาจเลียนแบบสภาวะของเอกภพทารก การศึกษาอื่น ๆ เกี่ยวกับซุปบอกใบ้ว่ากระเป๋าแยกของสสารทำลายความสมมาตรแบบพิเศษ
ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ ไอออนของทองคำถูกกระแทกภายในเส้นทางใต้ดินที่มีเส้นรอบวง 2.4 ไมล์ ที่เครื่องชนหนักเชิงสัมพันธ์ของห้องปฏิบัติการ Brookhaven National Laboratory บนเกาะลอง การชนกันที่ยุ่งเหยิงนั้นมีพลังมากจนทำให้โปรตอนและนิวตรอนละลาย โดยส่งอนุภาคที่เป็นส่วนประกอบที่เรียกว่าควาร์กและกลูออนเข้าสู่การต่อสู้
ซุปร้อน
ซุปร้อน: อุณหภูมิของสถานะแปลก ๆ ของสสารที่เรียกว่าพลาสมาควาร์ก-กลูออน (ภาพจำลอง) สูงถึง 4 ล้านล้านองศาเซลเซียส นักวิจัยรายงาน เครดิต: ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven
นักวิจัยรายงานว่าอุณหภูมิของสสารแปลก ๆ ที่เรียกว่าควาร์ก-กลูออนพลาสมา (แสดงการจำลอง) ถึง 4 ล้านล้านองศาเซลเซียส
ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven
วัสดุที่เป็นผลลัพธ์ที่เรียกว่า quark-gluon plasma ได้รับการรายงานอย่างไม่แน่นอนที่ RHIC เมื่อหลายปีก่อน นักวิจัยของ RHIC ได้ยืนยันว่าวัสดุดังกล่าวประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนที่หลอมรวมเป็นส่วนประกอบในควาร์กและกลูออนโดยใช้อุณหภูมิ การอ่านอุณหภูมิใหม่ยัง “บอกเราว่าจุดใดในประวัติศาสตร์ของจักรวาลที่เรากำลังตรวจสอบ” Steven Vigdor สมาชิกทีมวิจัยของ Brookhaven กล่าว
“เราหวังว่าการทดลองประเภทนี้จะเปิดหน้าต่างสู่ขั้นตอนใหม่ของสสาร” Chris Quigg นักฟิสิกส์จาก Fermi National Accelerator Laboratory ในเมืองบาตาเวีย รัฐอิลลินอยส์ ผู้ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานนี้ให้ความเห็น “มีอะไรใหม่ให้ศึกษา”
การชนกันของทองกับทองทำให้เกิดเป็นหยดของวัสดุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณหนึ่งในล้านล้านของหนึ่งเซนติเมตร และมีอยู่เพียงเศษหนึ่งล้านล้านของหนึ่งล้านล้านของวินาทีเท่านั้น ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงไม่สามารถติดเทอร์โมมิเตอร์เข้าไปได้ Barbara Jacak จาก Stony Brook University ในนิวยอร์ก ผู้ซึ่งทำงานเกี่ยวกับการวัดอุณหภูมิกล่าว
Jacak และเพื่อนร่วมงานตรวจพบโฟตอน ซึ่งเป็นกลุ่มของแสง ขณะที่พวกเขาเคลื่อนตัวออกจากวัสดุที่ก่อตัวขึ้นใหม่ เพื่อดูว่าวัสดุนั้นร้อนแค่ไหน เช่นเดียวกับที่แท่งเหล็กร้อนเปลี่ยนจากสีแดงเป็นสีเหลืองเป็นสีขาวในขณะที่ร้อนขึ้น แสงที่มาจากวัสดุจะเปลี่ยนคุณสมบัติตามความร้อน “ความเจิดจ้าจะเจิดจ้าที่สุดเมื่อเรื่องร้อนแรงที่สุด” จ๊าคกล่าว
เครื่องตรวจจับจับโฟตอนขณะที่พวกมันบินออกจากวัสดุที่ร้อนและหนาแน่น อุณหภูมิเฉลี่ยซึ่งอิงจากการชนกันประมาณหนึ่งพันล้านครั้ง ถูกวัดที่ประมาณ 3 ล้านล้านองศาเซลเซียส Jacak กล่าว นักวิทยาศาสตร์ได้อนุมานว่าซุปมีอุณหภูมิถึง 4 ล้านล้านองศาทันทีที่ถูกสร้างขึ้นโดยการใช้แบบจำลองทางทฤษฎี
อุณหภูมิที่วัดได้ใหม่ให้หลักฐานที่ชัดเจนมากว่าสารนี้เป็นควาร์ก-กลูออนพลาสมา ซึ่งการทดลองก่อนหน้านี้ระบุ ซุปควาร์ก-กลูออนนี้อาจมีคุณสมบัติร่วมกับสสารที่ร้อนและหนาแน่นอย่างไม่น่าเชื่อซึ่งแผ่กระจายไปทั่วจักรวาลหลังบิกแบงไม่นาน พลาสมาควาร์ก-กลูออนที่สร้างขึ้นที่ RHIC อาจทำให้นักฟิสิกส์มีแนวทางใหม่ในการสำรวจคุณสมบัติของเอกภพในยุคแรกเริ่ม
แม้ว่าสารนี้จะเรียกว่าพลาสมา แต่ในบางแง่สารนี้มีลักษณะเหมือนของเหลวมากกว่าพลาสมาหรือก๊าซ Jacak กล่าวว่า “เรากังวลอย่างยิ่งที่จะทราบว่ามันทำงานอย่างไร” “ทำไมต้องเป็นของเหลว” Jacak ชี้ให้เห็นว่าสสารที่เย็นที่สุดในโลกซึ่งถูกสร้างขึ้นในห้องทดลองก็ไหลในลักษณะเดียวกับสสารที่ร้อนที่สุด ( SN: 4/25/09, p. 26 )
การศึกษาใหม่ระบุว่าโปรตอนและนิวตรอนละลายแล้ว แต่การให้รายละเอียดส่วนผสมที่แม่นยำของซุปทำให้เกิด “คำถามที่น่าสนใจ” Quigg กล่าว “มีหลายขั้นตอน เรายังไม่ทราบระดับที่สิ่งเหล่านี้แยกจากกัน”
ในการทดลองอื่นๆ นักวิทยาศาสตร์พบสัญญาณของความสมมาตรแบบพิเศษที่ทำลายแรงที่จับควาร์กเข้ากับโปรตอนและนิวตรอน นักฟิสิกส์ตั้งทฤษฎีว่า ณ อุณหภูมิสุดขั้วที่สสารเปลี่ยนรูปแบบ เฉพาะสภาวะที่ไอออนทองคำของ RHIC ชนกัน อาจเกิด “ฟองอากาศ” แบบไม่สมมาตร ทำลายสมมาตรในแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม ผลลัพธ์ของ RHIC บอกใบ้ว่าฟองอากาศที่ไม่สมมาตรก่อตัวขึ้นสำหรับการชนกันของไอออนทองคำทั้งหมด ยกเว้นการชนกันของไอออนทองคำ ซึ่งบ่งบอกถึงการแตกหักของสมมาตรซ้าย-ขวา
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
