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2025-10-10 16:50:00
相対論的重イオン衝突型加速器のSTAR検出器
ブルックヘブン国立研究所
強力な核力が物質の最も基本的な構成要素に対する支配を緩め、粒子内のクォークとグルーオンが突然高温粒子スープに変化するとき、私たちは理解に近づきつつあります。
水の 3 つの相 (液体、氷、蒸気) がすべて同時に存在する温度と圧力の特別な組み合わせがあります。何十年もの間、研究者たちは、物質が支配する同様の「臨界点」を探してきました。 強力な核力、クォークとグルーオンを陽子と中性子に結合します。
粒子衝突器でイオンを衝突させると、強い力が壊れてクォークとグルーオンがスープ状の「クォーク・グルーオン・プラズマ」を形成する状態が作り出されます。しかし、この移行の前に臨界点があるかどうかは依然として不明瞭である。 新東 カリフォルニアにあるローレンス・バークレー国立研究所の博士らは現在、この問題の解明に近づいている。
彼らは、ニューヨーク州ブルックヘブン国立研究所の相対論的重イオン衝突型加速器での 2 つの非常に高エネルギーの金イオンの衝突の余波で生成された粒子の数と分布を分析しました。ドン氏は、彼らが事実上、クォークとグルーオンの状態図、つまりさまざまな状況下で強い力によってどのような種類の物質が形成されるかを示す地図を作成しようとしていたと述べた。新しい実験では、この地図上の臨界点を高い確実性で特定することはできませんでしたが、臨界点が存在する可能性のある領域は大幅に狭まりました。
状態図には、カウンターの上でバターが柔らかくなるように、物質が徐々にプラズマに「溶ける」部分があるが、臨界点は、液体の水の中に突然現れる氷の塊のように、より急激な移行と一致するだろう、と述べている。 アグニエシュカ・ソレンセン ミシガン州の希少同位体ビーム施設で、この研究には関与していなかった。新しい実験は、この点をどこで探すべきかのガイドとして役立つだけでなく、どの粒子の特性が粒子の存在を示す最良の手がかりを提供する可能性があるかも明らかにした、と彼女は言う。
クラウディア・ラッティ テキサス州のヒューストン大学の研究者らは、この新しい分析はこれまでの測定では達成できなかった精度をもたらし、理論的計算が難しいことで悪名高い状態図の一部についてもそれを実現したため、多くの研究者がこの新しい分析を期待していたと述べた。最近、臨界点の位置に関するいくつかの予測が収束しており、実験者にとっての課題は、これらの予測に対応するさらに低い衝突エネルギーのデータを分析することになるだろうと彼女は言う。
臨界点を明確に検出できれば、世代を超えた画期的な進歩となるだろうとドン氏は言う。これは部分的には、強い力だけが原因であるためです。 基本的な力 物理学者はそれが臨界点を持っていると疑っている。さらに、この力は私たちの宇宙の形成に重要な役割を果たしてきました。ビッグバン直後に生成された熱くて密度の高い物質の性質を支配しており、今でもこの力が宇宙の形成に影響を及ぼしています。 中性子星の構造。ドン氏は、新しい実験のような衝突型加速器実験は、強い力の状態図が完成すれば、これらのエキゾチックな宇宙物体の内部で何が起こっているのかを理解するのに役立つ可能性があると述べています。
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#自然界の最強の力が弱まるときを物理学者が解明中