Twoja wyszukiwarka

JERZY KOWALSKI-GLIKMAN
NA JESIEŃ PLAZMA GLUONOWO-KWARKOWA?
Wiedza i Życie nr 11/1999
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 11/1999

Teoria oddziaływań silnych, chromodynamika kwantowa, w skrócie QCD, stworzona na przełomie lat sześćdziesiątych i siedemdziesiątych, uważana jest za jedno z najważniejszych osiągnięć fizyki drugiej połowy XX wieku. Jest to teoria opisująca m.in. oddziaływania nukleonów - protonów i neutronów w jądrach atomowych. QCD stwierdza, że protony i neutrony zbudowane są z bardziej elementarnych składników, nazwanych kwarkami i gluonami. Jest to jednak teoria niezwykle skomplikowana, która od lat opiera się wysiłkom badaczy usiłujących za jej pomocą przewidzieć zachowanie materii w ekstremalnych warunkach. Warunki takie występują na przykład wtedy, gdy zderza się ze sobą ciężkie jądra atomowe - tak że przez ułamek sekundy materia znajduje się w stanie podobnym do panujących tuż po Wielkim Wybuchu.

W normalnych warunkach kwarki są związane ze sobą we wnętrzu protonów i neutronów. Kiedy jądra są zderzane, wiązania ulegają zaburzeniu. Wówczas energia zderzeń jest stosunkowo niewielka, każdy kwark znajduje sobie natychmiast odpowiedniego partnera w najbliższym otoczeniu i wiąże się z nim. Sytuacja zmienia się drastycznie, kiedy energia zderzenia przekroczy pewną wartość graniczną. Wtedy każdy kwark ma w swoim otoczeniu wielu potencjalnych partnerów, z którymi może się związać. Na dodatek nie musi pozostawać na zawsze w jednym związku, może porzucić swojego partnera i znaleźć sobie szybko nowego. W ten sposób powstaje nowy stan skupienia materii zwany plazmą gluonowo-kwarkową.

Fizycy z Brookhaven National Laboratory rozpoczęli niedawno próby z nowym akceleratorem RHIC, zbudowanym specjalnie dla szczegółowego zbadania plazmy głuonowo-kwarkowej. W doświadczeniu tym jądra atomów złota przyspieszane będą w przeciwnych kierunkach w dwóch pierścieniach o promieniu około 4 km, a następnie zderzane ze sobą. To, co się wydarzy potem, jest dla fizyków zagadką. Profesor Nick Samos, były dyrektor laboratorium w Brookhaven, mówi: Będziemy mieli do czynienia z oddziaływaniem setek kwarków i gluonów. Można jedynie spekulować na temat tego, co się wydarzy. Problem polega na tym, że nie za bardzo wiadomo, czego mamy szukać.

Te problemy nie deprymują jednak około tysiąca fizyków pracujących w eksperymencie. Odkrycie plazmy i zbadanie jej własności będzie bowiem wydarzeniem niezwykle ważnym. Nie dość, że stanie się możliwe przetestowanie przewidywań chromodynamiki kwantowej i zaobserwowanie nowego, nieznanego dotychczas stanu materii, to doświadczenie w Brookhaven pozwoli nam dowiedzieć się wiele na temat stanu Wszechświata tuż po jego powstaniu. Jeśli więc naukowcy dotrzymają słowa i akcelerator RHIC zacznie, jak zaplanowano, działać na początku listopada, to być może uzyskane za jego pomocą wyniki staną się jednym z najważniejszych wydarzeń naukowych tego roku.

"Nature", 400/1999