Новітній детектор частинок, відомий як "машина Великого вибуху", пройшов перші серйозні тести

Як sPHENIX допоможе відтворити умови Великого вибуху?

Дослідження перших мікросекунд після Великого вибуху є одним із найскладніших завдань сучасної фізики. У Брукгейвенській національній лабораторії вчені зробили важливий крок у цьому напрямку. Новий детектор sPHENIX, що є модернізацією свого попередника PHENIX на релятивістському колайдері важких іонів (RHIC), успішно пройшов перше критичне випробування, відоме як тест "стандартної свічки", пише 24 Канал з посиланням на Journal of High Energy Physics.

Під час цього тесту детектор зміг точно зафіксувати та виміряти рівень енергії, що виділяється при зіткненні іонів золота, які рухаються на швидкості, близькій до швидкості світла. Це досягнення підтверджує, що 1000-тонний апарат заввишки з двоповерховий будинок працює коректно і готовий до наукових відкриттів.

Фізик з Массачусетського технологічного інституту Гюнтер Роланд порівняв цю подію із запуском нового телескопа, який після десяти років розробки робить свій перший знімок. Хоча зображення може не показувати щось абсолютно нове, воно доводить готовність інструмента до серйозної наукової роботи.

Детектор sPHENIX з функцією точного відстеження частинок. Основні компоненти включають зовнішній і внутрішній адронні калориметри, електромагнітний калориметр, системи відстеження та надпровідний соленоїдний магніт / Фото Брукхейвенська національна лабораторія

Головна мета експериментів на sPHENIX – вивчення кварк-глюонної плазми (КГП). Це екзотичний стан матерії, що складався з фундаментальних частинок, кварків та глюонів, які існували окремо в умовах надзвичайно високих температур і тиску в перші миті після Великого вибуху. У звичайних умовах ці частинки міцно пов'язані всередині протонів і нейтронів, а розділити їх практично неможливо.

Колайдер RHIC відтворює ці екстремальні умови, розганяючи та зіштовхуючи частинки. Під час зіткнення вивільняється колосальна кількість енергії, і на секстильйонну частку секунди утворюється КГП. За словами Роланда, безпосередньо побачити цю плазму неможливо. Вчені можуть спостерігати лише її "попіл" – частинки, що утворюються внаслідок її розпаду. Аналізуючи ці частинки, дослідники реконструюють властивості КГП, яка зникає майже миттєво.

Детектор sPHENIX функціонує як гігантська тривимірна камера, що відстежує кількість, енергію та траєкторії частинок, народжених внаслідок одного зіткнення. Оснащений потужною камерою, він здатен фіксувати до 15 000 зіткнень на секунду. Така швидкість збору даних, що стала можливою завдяки технологічним досягненням за останні 25 років, дозволяє вперше досліджувати надзвичайно рідкісні процеси у Всесвіті.

Хоча такі вражаючі можливості вимагають значного технічного обслуговування, команда дослідників налаштована оптимістично. Зараз sPHENIX активно збирає дані в рамках 25-го і заключного року роботи колайдера RHIC. Після цього його замінить наступник – електронно-іонний колайдер. Учені переконані, що найцікавіше для sPHENIX тільки починається.