reklama

Zmierenie STARu a PHENIXu vo veci elektrónov

Dnes ( 8.12.2005 ) nastalo na tajnom stretnutí v Oranžovej posluchárni oddelenia fyziky  v Brookhavenskom Národnom Laboratóriu (BNL) na Long Islande veľké zmierenie medzi expertami skúmajúcich elektróny z dvoch hlavných kolaborácii pracujúcich na experimente  STAR (ktorého som súčasťou ) a PHENIX ( ktorý pracovne prezývame Dark side...) na miestnom urýchľovači RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider- Zrážkostroj relativistických ťažkých iónov).  Tým sa, dúfam  medzi nami  uzatvára  štipľavé obdobie nedôvery, napätia a antipatií. Hm, aspoň v tejto veci.

Písmo: A- | A+
Diskusia  (5)
RAA-pomer produkcie elektrónov v AuAu a pp zrážkach (b-d) je menší ako jedna.
RAA-pomer produkcie elektrónov v AuAu a pp zrážkach (b-d) je menší ako jedna. (zdroj: J.Bielčík pre STAR (nucl-ex/0511005 ))

 Keď niekto bude písať dejiny fyziky ťažkých iónov na RHICu, zaiste by nemal opomenúť dnešný deň. Po dvoch rokoch malej vojny medzi dvoma skupinami experimentátorov z dvoch veľkých kolaborácii na RHICu vo veci merania elektrónov dnes nastal zmier. Bolo načase. O čo teda šlo?

 Tí ktorí projektovali detektory pre výzkum jadrovej hmoty v extrémnych podmienkach na RHICu prišli kedysi s tým, že sa postavia 4 rôzne experimenty veľké: STAR, PHENIX a malé: BRAHMS a PHOBOS. Každý je v niečom výnimočný, ale v mnohom sa ich schopnosti prelínajú. Takže fyzikálne výsledky sú navzájom kontrolované medzi sebou a tiež existuje nesmierna rivalita byť prvý s nejakým objavom. Keď sa výsledky zhodujú, tak sme všetci šťastní a nebo je modré, avšak v prípade, že sa naše výsledky nezhodujú, nastáva obdobie vzájomnej konfrontácie. No a to sa stalo aj v prípade elektrónov. 

SkryťVypnúť reklamu
Článok pokračuje pod video reklamou

  Najprv všeobecne. Na urýchľovači sa urýchľujú, buď balíky jadier atómov (ióny) zlata alebo protónov v dvoch kruhových prstencoch s polomerom niekoľkých kilometrov a nechajú sa v pravidelných intervaloch na presne určených miestach zraziť. Urýchľuje sa obvykle elektrickým poľom a častice sa držia v prstenci pomocou magnetického poľa. Neviem, čo sa učí na ZŠ teraz,  ale kedysi sme sa učili, že jadrá sa skladajú z protónov a neutrónov. To je pravda. Avšak, no a to vedia asi všetci, čo majú viac než ZŠ, protóny a neutróny sa skladajú z kvarkov. Kvarky su úžasne zaujímavé stvorenia. Žijú v asymptotickej slobode, a zároveň sú naveky uväznené v hadrónoch. Sú také družné, že nemôžu existovať samostatne, ale len uväznené po troch (napríklad v protónoch a neutróch), či dvoch (napríklad v piónoch). Dnu v protóne sa pohybujú voľne, ale akonáhle by sme ich chceli odtrhnúť sila pôsobiaca medzi nimi rastie, až musíme vynaložiť toľko energie, že z nej medzi nimi vznikne kvarkovo-antikvarkový pár a tie kvarky sa hneď spárujú s tými, čo ich od seba chceme odtrhnúť a sme tam, kde sme boli na začiatku, len s novými časticami na krku. Keď ale urýchlime ióny zlata proti sebe a necháme ich zraziť stlačíme tie všetky protóny a neutróny na malý okamih k sebe takým spôsobom, že výsledná hustota hmoty je niekoľko násobná v porovnaní s jadrom atómu. Kvarky sa zmiešajú a vznikne kvarkovo-gluónová plazma. O nej ale niekedy inokedy. Potom sa to rozletí a kvarky sa zase uväznia do tisícovky hadrónov a mezónov a tie letia a letia, až do našich detektorov. A tam si ich pekne premeriame.  Vďaka pravidlám kvantovej mechaniky, každá zrážka je jedinečná. Nevieme teda presne, čo sa stane, ale vdaka predošlým meraniam môžme určiť pravdepodobnosť istých udalostí. Častice v zrážke vzniknuté a nami merané sú sklíčka mozaiky sveta kvarkov a ich interakcií, ktoré chceme skúmať. 

SkryťVypnúť reklamu
reklama

 Niektoré hadróny sa  cestou do detektorov rozpadnú na iné častice. Potom, ak ich chceme  poznať,  musíme zachytiť všetky dcérijné častice. To nie je ale vždy možné, hlavne ak na ne nie je detektor špecializovaný. Pre nás je napríklad zaujimavé merať  D a B mezóny, keďže sa skladajú zo šarmantného a krásneho kvarku. Žijú krátko a tak musíme kombinovať ich rozpadové produkty. Keď sa vezmú do úvahy pravdepodobnosti jednotlivých rozpadov a schopnosti našich detektorov, vychádza, že výborným spôsobom je meranie rozpadov obsahujúcich elektrón. Keďže vysoko energetických elektrónov nie je tak mnoho a dajú sa dobre odlíšiť od hadrónov. Zjednodušene povedané, ak meriame elektrón s priečnou hybnosťou medzi 1-10 GeV/c, tak je zmes elektrónov z rozpadov D a B alebo z neutrálneho piónu.    

SkryťVypnúť reklamu
reklama

  PHENIX je experiment, ktorý je špecializovaný na meranie elektrónov. Východzia situácia bola pre nich ďaleko priaznivejšia. Svoje spektrá z predošlých meraní už publikovali pred časom.  STAR sa pokúsil tiež o meranie elektrónov s detektormi, ktoré mal vtedy k dispozícii a dostal iné výsledky. Množstvo nameraných elektrónov sa líšilo skoro 10 násobne. Fyzikálne merania bývajú často náročné a preto sa výsledky uvádzajú s chybou merania. My sme sa líšili aj vrámci uvedených chýb. Keďže PHENIX bol prvý, boli sme to my s dlhým nosom a v úlohe tých, ktorým to nesedí. A dali nám to poriadne pocítiť. Kdekoľvek sme to na konferencii prenášali, tak sme museli čeliť silne spochybňujúcim komentárom. No a práve preto, že PHENIX je špecializovaný na elektróny, sme skutočne ťahali za kratší koniec, dalo by sa povedať, že našim výsledkom málokto úplne veril.  

SkryťVypnúť reklamu
reklama

 Na RHICu bolo v roku 2004 dlhé meranie zrážok jadier Au a tieto data umožnili aj STARu, ktorý mal v tej chvíli dobudované potrebné detektory  premerať znova elektrónové spektrum. Mal som osobne veľkú česť ich prezentovať na konferencii Quark Matter 2005 (preprint). Už pred konferenciou sa presakovalo, že máme čakať ostrý odpor. Avšak konfrontovaní s veľkým prídelom údajov (dát) z roku 2004 sme obaja „upresnili“ svoje výsledky. Podarilo sa nám urobiť veľký objav. Produkcia elektrónov s vysokou priečnou hybnosťou zo šarmantných a krásnych kvarkov v zrážkach jadier zlata je silne potlačená v porovnaní s produkciou v protónových zrážkach. Takže zrážka zlata je čosi iné ako len súčet zrážok príslušného počtu protónov. Toto pozorovanie bolo v ostrom protiklade z očakávaním. Toto potlačenie produkcie znamená, že aj ťažké kvarky pri priechode hustou a horúcou jadrovou hmotou strácajú veľa energie. Teraz po pol roku sa pomaly začínajú objavovať modely, prečo by to tak mohlo byť. Výhoda STARu oproti PHENIXu je že môžme merať do dvojnásobne vyšších hybností. To PHENIX ťažko rozchádza. Na konferenciu sme sa dobre pripravili a mali sme v zálohe niekoľko dobrých obrázkov, ktoré potvrdzovali správnosť našich výsledkov a chybnosť ich kritiky. Keďže moja prednáška bola jedným z „highlights“ konferencie, súboj sa odohral pred plnou sálou. V diskusii sa mi podarilo triumfovať, a vyvrátil som všetky pochybnosti. Avšak pravdou je, že som sa zapotil. Napriek tomu to PHENIX nechcel akceptovať, že máme lepšie spektrá ako oni. Tak sme si predbežne dohodli uzavreté stretnutie, kde si to rozdáme.

 To sa uskutočnilo práve teraz a na náš úprimný údiv, po ďaľšej reanalýze dát za posledných pár mesiacov sa naše výsledky zhodujú v úplne všetkých veličinách. Avšak k tomu sme dospeli až po 4 hodinovej ťažkej diskusii, keď sme nakoniec porovnali bod po bode. Nastal v sále tichý úžas. Niečo ako malý zázrak. Tiež nám  PHENIX ukázal, zatiaľ dôverné výsledky, kde sa im podarilo nájsť spôsob ako merať aj tie vyššie hybosti, kde sme doteraz boli pánmi len my. A tiež to sedelo s našimi výsledkami. To nám padla sánka. PHENIX svoje výsledky z Quark Matter už regulérne poslali ku publikácii ( preprint), my bohužial ešte nie. A ak by nás predbehli a publikovali skôr aj svoje vylepšené výsledky, tak by sme si museli hlavu o zem búchať. Publikáciu máme už napísanú, ale keďže sme veľká kolaborácia niekoľko sto ľudí, musí prejsť vnútornou oponentúrou. To bude pri najlepšej vôli trvať dva mesiace. Zdá sa mi to šialene dlho. Rukavica je hodená, musíme makať, aby sme ju zdvihli skôr ako oni.

 Takže tento mikropríbeh skončil zmierením. Som rád. Môžme našim výsledkom dôverovať. Avšak je mi jasné, že s ďalšími objavmi sa všetko môže začať znova.

Jaroslav Bielčík

Jaroslav Bielčík

Bloger 
  • Počet článkov:  25
  •  | 
  • Páči sa:  0x

Človek snažiaci sa pochopiť svet okolo seba. Povolaním jadrový fyzik, terazpracujúci na Yaleskej Univerzite. Práve sa sťahujúci do stovežatej Prahy. Zoznam autorových rubrík:  VEDASúkromnéNezaradené

Prémioví blogeri

Juraj Hipš

Juraj Hipš

12 článkov
Karolína Farská

Karolína Farská

4 články
Pavol Koprda

Pavol Koprda

10 článkov
Monika Nagyova

Monika Nagyova

295 článkov
Iveta Rall

Iveta Rall

87 článkov
Adam Valček

Adam Valček

14 článkov
reklama
reklama
SkryťZatvoriť reklamu