Srážky jader zlata odhalily nečekaný vzorec v pohybu vznikajících částic. Výsledek může vědce přiblížit k nalezení kritického bodu jaderné hmoty, který by pomohl vysvětlit její proměny v extrémních podmínkách. Experiment tak přináší další stopu při zkoumání hmoty podobné té, která vyplňovala raný vesmír.
Výsledky experimentu STAR na urychlovači RHIC v americké Brookhavenské národní laboratoři vědci zveřejnili 22. září v časopise Physical Review Letters. Zkoumali srážky jader zlata při různých energiích a sledovali souvislosti mezi příčnými hybnostmi nabitých částic, které při nich vznikají. Ty mohou vědcům napovědět, jak se vlastnosti vytvořené hmoty mění v závislosti na podmínkách srážky.
Místo plynulé změny přišel propad
Výzkumníci měřili příčnou hybnost částic, tedy jejich pohyb kolmo ke směru svazku, a zkoumali vzájemné korelace mezi částicemi vzniklými při stejné srážce. Výsledky následně porovnávali při různých energiích srážek.
Namísto jednoduchého plynulého vývoje se u nejvíce čelních srážek objevil výrazný propad, po kterém hodnota sledované veličiny opět vzrostla. Nemonotónní energetická závislost dosáhla statistické významnosti přibližně pěti sigma. Ve srážkách s menším překryvem jader ani v použitých modelových výpočtech se stejně přesvědčivý vzorec neobjevil.
Takové chování by mohlo souviset s kritickým bodem jaderné hmoty. Ten představuje předpokládaný bod ve fázovém diagramu, v jehož okolí se mění charakter přechodu mezi běžnou jadernou hmotou a kvark-gluonovým plazmatem. Vědci jeho existenci a polohu dlouhodobě hledají.
Stopa k pochopení raného vesmíru
Protony a neutrony se skládají z kvarků, které drží pohromadě působením gluonů. Při dostatečně vysokých teplotách a hustotách může vzniknout kvark-gluonové plazma, v němž už kvarky a gluony nejsou vázané uvnitř jednotlivých protonů a neutronů. Podobný stav hmoty existoval krátce po velkém třesku.
Pozorovaný propad zatím představuje pouze možnou stopu kritického bodu. Jeho původ mohou ovlivňovat také jiné fyzikální procesy, jejichž podíl je potřeba prověřit. Spoluautor studie Rutik Manikandhan v rozhovoru zveřejněném 4. října zdůraznil, že k přesvědčivému závěru bude nutná shoda různých měření.
Tým chce výsledky porovnat s dalšími teoretickými modely a propojit je například s údaji o kolísání počtu protonů vznikajících při srážkách. Plánuje také využít naměřené korelace k určení měrné tepelné kapacity zkoumané hmoty.