Детектор sPHENIX, розміщений у Релятивістському важкому іонному колайдері (RHIC) в Брукгейвені, представив свої перші фізичні вимірювання зіткнень золотових іонів. Створений для проведення експериментів з важкими іонами, sPHENIX зафіксував точні дані про тисячі заряджених частинок і їх енергії в результаті фронтальних зіткнень золота. Результати початкових вимірювань підтверджують ефективність детектора і відкривають шлях до його основної мети: вивченню кварк-глюонної плазми (QGP), гарячого та густого стану матерії, який, як вважається, існував у Всесвіті через мікросекунди після Великого вибуху. Підтверджуючи основні властивості зіткнень, експеримент закладає основу для глибоких досліджень QGP.
Дослідження кварк-глюонної плазми
Згідно з двома дослідженнями, кварк-глюонна плазма є екзотичним станом матерії, що складається з вільних кварків і глюонів, які існували через мікросекунди після Великого вибуху. Зіткнення важких ядер у RHIC (200 ГеВ на нуклон) створює невелику вогняну кулю, де ядерна матерія “плавиться” в цю плазму. sPHENIX був спроектований для вивчення цих екстремальних умов. Це по суті оновлена версія попереднього детектора PHENIX у Брукгейвені.
sPHENIX виявив, що фронтальні (центральні) зіткнення Au+Au виробляють приблизно в десять разів більше заряджених частинок і енергії, ніж переферійні зіткнення. Це відповідає попереднім результатам RHIC і підтверджує, що детектор працює, як і планувалося. З цим базовим результатом дослідники планують дослідити рідкісні методи вивчення QGP – повністю відтворені джети, щоб зрозуміти, як кварки та глюони втрачають енергію в плазмі.
Висновки та подальші кроки
Заключний етап золотих іонних зіткнень у RHIC запланований на 2025 рік буде спрямований на використання всіх можливостей детектора. Паралельно, колайдер CERN LHC здійснює зіткнення свинцевих ядер на значно вищих енергіях, і його експерименти ALICE, ATLAS і CMS зафіксували аналогічні ефекти QGP, такі як загасання джетів. Обидва колайдери досліджують комплементарні режими, тому точні вимірювання sPHENIX у RHIC збагачують загальну картину плазми.
Наступним кроком для sPHENIX буде вивчення енергетичних джетів як мікроскопа для QGP. Порівнюючи втрати енергії в важких кваркових і легких кваркових джетах, вчені зможуть перевірити, чи є плазма гладкою рідиною, чи містить вона згустки. Як зазначає один з представників, перші вимірювання “закладають основу” для програми QGP sPHENIX і сигналізують про “початок дуже захоплюючої глави” у відкриттях.