بتوقيت بيروت - 9/7/2025 10:31:31 AM - GMT (+2 )
اجتاز كاشف الجسيمات الجديد اختبارًا حاسمًا يوضح أنه جاهز للكشف عن "الرماد" المتبقي من حساء أولي فريد يملأ الكون فور الانفجار الكبير.
كاشف Sphenix هو أحدث تجربة في مصادم أيون ثقيل نسبي (RHIC) Ring Accelerator يقع في مختبر بروكهافن الوطني في أبتون ، نيويورك. ثاني أقوى مسرع للجسيمات في العالم ، بعد مصادم هادرون الكبير (LHC) ، يحطم RHIC معًا البروتونات وأيونات من العناصر الثقيلة مثل الذهب بسرعات تقترب من سرعة الضوء لإنشاء "كوارك غلون البلازما، "حالة المادة التي كانت موجودة بشكل عابر بعد الانفجار الكبير.هذه الحالة من المادة موجودة فقط في درجات حرارة وكثافة عالية للغاية وهي "حساء" من الكواركات والغلوون الحرة ، وهي الجسيمات الأساسية التي تشكل البروتونات. يمكن أن يكشف فهم بلازما Quark-Gluon عن الظروف في الكون في أول ميكروثانية لها وكيف أفسح هذا الطريق للبروتونات والنيوترونات-وفي النهاية ، فإن الأمر الذي يملأ الكون اليوم.
يُطلق على الاختبار الرئيسي الذي تم تمريره بواسطة Sphenix لإثبات أنه جاهز لقياس خصائص بلازما Quark-Gluon اسم "شمعة قياسية" في فيزياء الجسيمات. هذا لا ينبغي الخلط بينه وبين النوع 1A supernovas، "الشموع القياسية" التي يستخدمها علماء الفلك لقياس المسافات الكونية. في هذه الحالة ، تشير "الشمعة القياسية" إلى قياس ثابت راسخ يمكن استخدامه لتقييم دقة الكاشف. اجتاز مشروع Sphenix هذا المعيار من خلال قياس عدد الجسيمات التي تم إنشاؤها بدقة عندما تحطم أيونات الذهب معًا في مكان قريب من سرعة الضوء، ومن خلال قياس الطاقة الجماعية لهذه الجسيمات. تمكن الكاشف أيضًا من تحديد عدد الجزيئات المشحونة التي تم إطلاقها خلال تصادم وجهاً لوجه بين أيونات الذهب وتلك التي تم إطلاقها في تصادم إلقاء نظرة على أيونات الذهب. وجد Sphenix أنه تم إنشاء مزيد من الجسيمات 10 مرات في تصادمات وجها لوجه وأن هذه الجسيمات لديها 10 أضعاف طاقة تلك الناتجة خلال تصادم نظرة خاطفة.
Blue Quark-Gluon Plobs التي تم إنشاؤها باستخدام مصادم أيون الثقيل النسبي في مختبر بروكهافن الوطني. (الصورة الائتمان: خافيير Orjuela Koop)وقال غونتر رولاند ، وهو عضو في فريق تعاون في Sphenix وأستاذ الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) ، في بيان "هذا يشير إلى أن الكاشف يعمل كما ينبغي". "يبدو الأمر كما لو كنت قد أرسلت تلسكوبًا جديدًا في الفضاء بعد أن أمضيت 10 سنوات في بنائه ، وتصرف الصورة الأولى. إنها ليست بالضرورة صورة لشيء جديد تمامًا ، ولكنها تثبت أنها جاهزة الآن للبدء في القيام بعلم جديد."
لا يتسكع بلازما Quark-Gluonمسرعات الجسيمات مثل جزيئات القذف RHIC حول سرعة الضوء تقريبًا في الحزم الدائرية المقابلة ، والتي ، عند تلبية ، تطلق كمية هائلة من الطاقة. يمكن أن تظهر هذه الطاقة في شكل بلازما Quark-Gluon. ومع ذلك ، فإن هذا البلازما Quark-Gluon لم تتمسك بها لفترة طويلة في بداية الكون ، ومع ذلك ، فإن وجودها في مسرعات الجسيمات قصيرة الأجل على قدم المساواة. عندما يتم إنشاء بلازما Quark-Gluon ، فإنه يستمر فقط sextillionth من الثانية. أثناء وجوده ، يبلغ ارتفاع درجة حرارة تريليونات الدرجات. تعمل جزيئاتها في حفل موسيقي كـ "سائل مثالي" بدلاً من مجموعة من الجزيئات العشوائية. مع تبريد البلازما ، تتلاشى هذه الحالة الغريبة ، وتشكل البلازما الكوارك-غلون البروتونات والنيوترونات ، التي تتسابق بعيدًا عن موقع الأولي تصادم الجسيمات. "أنت لا ترى أبدًا بلازما Quark-Gluon نفسها-ترى فقط رمادها ، إذا جاز التعبير ، في شكل الجسيمات التي تأتي من تحللها" ، أوضح رولاند. "مع Sphenix ، نريد قياس هذه الجسيمات لإعادة بناء خصائص بلازما Quark-Gluon ، والتي اختفت بشكل أساسي في لحظة."
كاشف Sphenix ، وهو حجم منزل من طابقين ويزن حوالي 1000 طن ، يجلس بين الحزم الرئيسية من RHIC في انتظار قصفها بجزيئات من التصادمات. Sphenix هو استبدال الجيل التالي لتجربة التفاعل النووي عالية الطاقة الرائدة (Phenix) وهو قادر على اصطياد وقياس 15000 تصادم الجسيمات في الثانية. تتيح أنظمةها أن تتصرف ككاميرا ثلاثية الأبعاد ضخمة تتتبع عدد الجسيمات المنتجة في هذه التصادمات وطاقاتها وحتى مساراتها. وقال كاميرون دين كاميرون دين: "يستفيد Sphenix من التطورات في تكنولوجيا الكاشف منذ أن تم تشغيل RHIC قبل 25 عامًا ، لجمع البيانات بأسرع معدل ممكن". "هذا يسمح لنا بالبحث في عمليات نادرة بشكل لا يصدق لأول مرة."
وضع الفريق Sphenix خلال خطواته مع اختبار الشمعة القياسي على مدى 3 أسابيع خلال خريف عام 2024. وأضاف دين "المتعة لسبهينيكس قد بدأت للتو". "نحن نعود حاليًا إلى الجسيمات ونتوقع أن نفعل ذلك لعدة أشهر أخرى. مع جميع بياناتنا ، يمكننا البحث عن عملية نادرة واحدة في مليار يمكن أن تمنحنا رؤى عن أشياء مثل كثافة QGP ، ونشر الجسيمات من خلال المادة الفائقة ، وكم الطاقة التي تتطلبها ربط جزيئات مختلفة معًا." تم نشر أبحاث الفريق في الطبعة أغسطس من مجلة فيزياء الطاقة العاليةب
إقرأ المزيد