مجلة أقلام مرحبا بك في مجلة أقلام , هنا ستجد آخر المقالات والأخبار
نموذج جديد من بلازما كوارك-غلوون يحل تناقضًا طويل الأمد بين النظرية والبيانات
يقدم باحثون من اليابان إطارًا نظريًا جديدًا لوصف بلازما الكوارك-غلوون ، والذي يتوافق بشكل أفضل مع البيانات التجريبية.
خصائص بلازما كوارك-غلوون (QGP) ، الشكل البدائي للمادة في الكون المبكر ، موصوفة تقليديا باستخدام نماذج هيدروديناميكية نسبية. ومع ذلك ، تتنبأ هذه النماذج بإنتاجية منخفضة للجسيمات في منطقة الزخم العرضي المنخفض ، والتي تتعارض مع البيانات التجريبية. لمعالجة هذا التناقض ، يقترح باحثون من اليابان الآن إطارًا جديدًا يعتمد على صورة “النواة الإكليلية” لـ QGP ، والتي تتنبأ بأن مكون الإكليل قد يساهم في إنتاجية الجسيمات العالية المرصودة.
كشفت الأبحاث في العلوم الأساسية عن وجود بلازما كوارك-غلوون (QGP) – وهي حالة تم تحديدها حديثًا من المادة – كمكوِّن للكون المبكر. من المعروف أنه وُجد بعد ميكروثانية بعد الانفجار العظيم ، فإن QGP ، في الأساس عبارة عن حساء من الكواركات والغلوونات ، تبرد بمرور الوقت لتشكيل الهادرونات مثل البروتونات والنيوترونات – اللبنات الأساسية لكل المادة. تتمثل إحدى طرق إعادة إنتاج الظروف القاسية السائدة عند وجود QGP في تصادمات الأيونات الثقيلة النسبية. في هذا الصدد ، عززت مرافق مسرعات الجسيمات مثل مصادم الهدرونات الكبير (LHC) والمصادم الأيوني الثقيل النسبي (RHIC) فهمنا لـ QGP من خلال البيانات التجريبية المتعلقة بمثل هذه الاصطدامات.
وفي الوقت نفسه ، استخدم علماء الفيزياء النظرية نماذج هيدروديناميكية نسبية متعددة المراحل لشرح البيانات ، نظرًا لأن QGP يتصرف إلى حد كبير مثل سائل مثالي. ومع ذلك ، كان هناك خلاف خطير بين هذه النماذج والبيانات في منطقة الزخم العرضي المنخفض ، حيث فشل كل من النموذجين التقليدي والهجين في شرح عوائد الجسيمات التي لوحظت في التجارب.
على هذه الخلفية ، أجرى فريق من الباحثين من اليابان ، بقيادة الفيزيائي النظري البروفيسور تيتسوفومي هيرانو من جامعة صوفيا ، تحقيقًا لتفسير عوائد الجسيمات المفقودة في النماذج الهيدروديناميكية النسبية. في عملهم الأخير ، اقترحوا “إطار عمل تهيئة النواة الحيوية الديناميكي” الجديد لوصف التصادمات النووية عالية الطاقة بشكل شامل. نُشرت النتائج التي توصلوا إليها في مجلة Physics Review C في 18 نوفمبر 2022 ، وتضمنت مساهمات من د. تاتشيبانا من جامعة أكيتا الدولية ، اليابان.
“للعثور على آلية يمكنها تفسير التناقض بين النمذجة النظرية والبيانات التجريبية ، استخدمنا إطارًا ديناميكيًا لتهيئة النوى الإكليلية (DCCI2) حيث يتم وصف الجسيمات المتولدة أثناء الاصطدامات النووية عالية الطاقة باستخدام مكونين: النواة ، أو المادة المتوازنة ، والإكليل ، أو المادة غير المتوازنة ، “يوضح البروفيسور هيرانو. “تسمح لنا هذه الصورة بفحص مساهمات المكونات الأساسية والكورونا في إنتاج الهادرون في منطقة الزخم العرضي المنخفض.”
إلى جانب ذلك ، أجرى الباحثون محاكاة تصادم الأيونات الثقيلة بالرصاص والرصاص على PYTHIA (برنامج محاكاة بالكمبيوتر) بطاقة 2.76 تيرا إلكترون فولت لاختبار إطار عمل DCCI2 الخاص بهم. سمح التهيئة الديناميكية لسوائل QGP بفصل المكونات الأساسية والمكونات الإكليلية ، والتي تم إجراؤها للخضوع لعملية الهادرون من خلال “تبديل السطح الفائق” و “تجزئة السلسلة” ، على التوالي. ثم تعرضت هذه الهادرونات لاضمحلال الرنين للحصول على أطياف الزخم المستعرض (pT).
يوضح الدكتور كاناكوبو: “لقد قمنا بإيقاف تشغيل تشتت الهادرونيك وأجرينا تحلل الرنين فقط لرؤية انهيار الناتج الكلي إلى المكونات الأساسية والإكليلية ، حيث تمزج نثر الهادرونيك بين المكونين في المرحلة المتأخرة من التفاعل”.
قام الباحثون بعد ذلك بالتحقيق في جزء المكونات الأساسية والإكليلية في أطياف pT للبيونات المشحونة والكاونات المشحونة والبروتونات والبروتونات المضادة للتصادم عند 2.76 إلكترون فولت. بعد ذلك ، قارنوا هذه الأطياف مع تلك التي تم الحصول عليها من البيانات التجريبية (من كاشف ALICE في LHC لتصادمات Pb-Pb عند 2.76 TeV) لتحديد المساهمات من مكونات الإكليل. أخيرًا ، قاموا بالتحقيق في آثار المساهمات من مكونات الهالة على متغيرات التدفق.
لقد وجدوا زيادة نسبية في مساهمات الإكليل في المنطقة الطيفية بحوالي 1 GeV لكل من فئات مركزية 0-5٪ و40-60٪. بينما كان هذا صحيحًا بالنسبة لجميع الهادرونات ، فقد وجدوا ما يقرب من 50 ٪ من مساهمة الهالة في إنتاج الجسيمات في أطياف البروتونات والبروتونات المضادة في منطقة منخفضة جدًا من pT (≈ 0 GeV).
علاوة على ذلك ، أظهرت نتائج عمليات محاكاة DCCI2 الكاملة اتفاقًا أفضل مع بيانات ALICE التجريبية مقارنةً عند مقارنة المكونات الأساسية فقط مع التشتت الهادرونيك (الذي يهمل مكونات الإكليل). تم العثور على مساهمة الهالة لتكون مسؤولة عن تمييع تراكم الجسيمات الأربعة (تدفق يمكن ملاحظته) تم الحصول عليها بحتة من المساهمات الأساسية ، مما يشير إلى مزيد من التباديل للجسيمات مع مساهمة الإكليل.
“تشير هذه النتائج إلى أن مكونات الهالة غير المتوازنة تساهم في إنتاج الجسيمات في المنطقة ذات الأطياف العرضية المنخفضة جدًا” ، كما يبرز البروفيسور هيرانو. “هذا يفسر الغلة المفقودة في النماذج الهيدروديناميكية ، والتي تستخرج فقط المكونات الأساسية المعايرة من البيانات التجريبية. يوضح هذا بوضوح أنه من الضروري استخراج المكونات غير المعايرة أيضًا من أجل فهم أكثر دقة لخصائص QGP “.
في حين أن هذه النتائج تساهم بالتأكيد في توسيع معرفتنا بالكون ، فمن المتوقع أن تفيد تطبيقاتها اللاحقة في البحث التطبيقي حياتنا في المستقبل أيضًا.
