Elemér, Oszvald, Román2024. február 28., szerda
Tudomány

Feltárult a kvarkanyag geometriája

2023.11.23.NG
National Geographic Magyarország

Az ELTE fizikusai a világ három legnagyobb energiájú részecskegyorsítójában vizsgálták az atommagot alkotó anyagot, így sikerült feltérképezniük a Világegyetemet a születése utáni első milliomod másodpercben kitöltő „őslevest”. Méréseik szerint a kvarkanyag részecskéinek mozgása a tengeri ragadozókéhoz, a klíma változásához és a tőzsdei folyamatokéhoz hasonló.

Forrás: ELTE

 

Az Ősrobbanás után a világ olyan forró volt, hogy még az atommagok is megolvadtak, és alkotóelemeik, a kvarkok „őslevese” töltötte ki a teret. Ahogy a hőmérséklet csökkent, ez a kvarkleves „megfagyott”, és a ma is ismert részecskék, például a protonok és a neutronok is létrejöhettek belőle. Ez történik a részecskegyorsítók kísérleteiben is, csak sokkal kisebb méretben: két atommag ütközése nyomán egyetlen kis kvarkanyag-csepp jön létre. Ez aztán egyfajta „kifagyás” után a hagyományos anyag fázisába kerül, így a kutatók a kísérletekben már észlelni tudják.

A kvarkanyag azonban a részecskegyorsítóban létrejövő ütközési energiától függően kezdetben más és más nyomással és hőmérséklettel rendelkezik, így a tulajdonságai is eltérnek. Ezért végeznek méréseket az anyag „letapogatására” különféle energiájú részecskegyorsítókban, az amerikai Relativisztikus Nehézion-ütköztetőben (Relativistic Heavy Ion Collider, RHIC), a svájci Szuper Protonszinkrotronban (Super Proton Synchrotron, SPS) és Nagy Hadronütköztetőben (Large Hadron Collider, LHC).

„Mindez annyira lényeges szempont, hogy a kísérletek céljából új gyorsítókat építenek Németországban, Oroszországban és Japánban is. A legfontosabb kérdés talán a fázisok közötti átmenet mikéntje: a fázisok térképén ugyanis megjelenhet egy kritikus pont – mondja Csanád Máté, az ELTE Atomfizikai Tanszék egyetemi tanára, aki a több csoportban zajló magyar femtoszkópiai kutatásokat koordinálja.

Forrás: ELTE

A kutatások hosszú távú célja a kvarkanyagot és az atommagokat irányító erős kölcsönhatás jobb megértése. Tudásunk jelenlegi szintje ahhoz hasonlítható, amennyit Volta, Maxwell vagy Faraday korában tudott az emberiség az elektromosságról: ismerték az alapegyenletek egy verzióját, de rengeteg kísérleti és elméleti eredményre volt szükség ahhoz, hogy a mindennapokat alapvetően befolyásoló technológiák alakuljanak ki a lámpától kezdve a tévén és a telefonon át a számítógépekig és az internetig. Az erős kölcsönhatás megismerése ehhez képest gyerekcipőben jár, éppen ezért fontosak a feltérképezésére irányuló kutatások.

Az ELTE kutatói mindegyik említett gyorsítónál becsatlakoztak a kísérletekbe, és az elmúlt évek munkája nyomán átfogó kép alakult ki a kvarkanyag geometriájáról. Ehhez a femtoszkópia módszereit alkalmazták. Ezeknek lényege, hogy a keletkező részecskék kvantumos hullámtermészete miatt kialakuló korrelációk elárulják a közeg, azaz a részecskekeltő forrás femtométeres skálájú szerkezetét.

„A korábbi évtizedekben a femtoszkópiában azzal a feltételezéssel éltek, hogy a kvarkanyag normális eloszlású, azaz a természetben oly sok helyen fellelhető Gauss-alakot követi” – magyarázza Nagy Márton, a csoport egyik vezető kutatója. A magyar kutatók azonban általánosabb keretek között mozogva az egészen más tudományokból is ismert Lévy-folyamatot vették alapul, amely a tengeri ragadozók zsákmánykeresését, tőzsdei folyamatokat vagy éppen a klíma változását is jól jellemzi. Mindezen folyamatok közös tulajdonsága, hogy egyes pillanatokban igen nagy változások következnek be (például amikor a cápa új területen keres táplálékot), és ilyenkor nem normális Gauss-eloszlás, hanem Lévy-eloszlás jöhet létre.

Forrás: ELTE

 

Ez több okból is igen fontos. Egyrészt a kvarkanyag „kifagyásának”, hagyományos anyaggá alakulásának az egyik legtöbbet vizsgált jellemzője a femtoszkópiai mérésekből kapott méretskála, avagy femtoszkópiai sugár – ez azonban függ attól, hogy milyen feltételezéssel élünk a közeg geometriáját illetően. Ahogy Kincses Dániel, a csoportban dolgozó posztdoktori kutató összefoglalja: „Ha a Gauss-feltételezés nem helyes, akkor mindezen vizsgálatok csak Lévy-feltételezés mellett adnak pontos választ. A Lévy-eloszlást jellemző »Lévy-kitevő« értéke pedig a fázisátalakulás mikéntjéről is árulkodik, így ennek ütközési energiától való függése tulajdonképpen a kvarkanyag fázisairól hordoz információt.”

Az ELTE kutatói négy kísérletben is részt vesznek: az SPS gyorsítónál az NA61/SHINE, a RHIC-nél a PHENIX és a STAR, az LHC esetében pedig a CMS együttműködéseknek tagja az ELTE. Az NA61/SHINE csoport vezetője Yoshikazu Nagai, a CMS csoport vezetője Pásztor Gabriella, míg a RHIC-es magyar részvétel vezetője Csanád Máté, aki egyúttal az ELTE femtoszkópiai kutatásait is koordinálja.

A csoportok változatos módokon járulnak hozzá a kísérletek sikeréhez: a detektorfejlesztéstől az adatfelvételen át az adatelemzésig sok projektben vesznek részt, illetve elméleti kutatásokat is végeznek. „A femtoszkópiai kutatásaink különlegessége az, hogy három részecskegyorsító négy kísérletében végezzük azokat – így minden korábbinál szélesebb körű képet kaphatunk a kvarkanyag geometriájáról és lehetséges fázisairól. Részben az ehhez hasonló kutatásoknak is köszönhető az ELTE Fizikai és Csillagászati Intézetének nemzetközi kiválósági rangsorokban elfoglalt jó helyezése” – jegyzi meg Csanád Máté.

Down-szindróma nyomai a régészeti leletekben

Down-szindróma nyomai a régészeti leletekben

A súlyos fejlődési zavarokat okozó kromoszóma-rendellenességek nemcsak a modern kor emberét sújtják.

A vérnyomás mérése

A vérnyomás mérése

A magasvérnyomás-betegség minden harmadik felnőttet és minden negyedik elhízott gyermeket érinti Magyarországon. Miért fontos a vérnyomás rendszeres ellenőrzése? Hogyan mérjünk otthon vérnyomást? Hányszor, milyen testhelyzetben, milyen eszközzel végezzük? A Semmelweis Egyetem oktatóvideója ehhez nyújt segítséget.

Őseinket segíthette az ADHD

Őseinket segíthette az ADHD

Egy új kutatás szerint a ma oly sokat emlegetett ADHD nagy segítséget adhatott abban, hogy az új élelemtermő területeket felfedezzék, és élelemben gazdag helyeken töltsék idejüket elődeink.

Fájós ízületek és az időjárás

Fájós ízületek és az időjárás

Az időjáráshoz köthető ízületi- és izomfájdalmak kapcsán sokaknak van tapasztalata, ám egyelőre semmiféle oksági kapcsolatot nem sikerült kimutatni köztük.

Közelebb az általános ellenméreghez

Közelebb az általános ellenméreghez

Évente mintegy 100 ezer ember hal meg kígyómarás következtében, és további százezrek szenvednek visszafordíthatatlan károsodást Afrika, Ázsia és Ausztrália területén.

National Geographic 2024. februári címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

16 500 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlapNational Geographic 2020. novemberi címlapNational Geographic 2020. decemberi címlapNational Geographic 2021. januári címlapNational Geographic 2021. februári címlapNational Geographic 2021. márciusi címlapNational Geographic 2021. áprilisi címlapNational Geographic 2021. májusi címlapNational Geographic 2021. júniusi címlapNational Geographic 2021. júliusi címlapNational Geographic 2021. augusztusi címlapNational Geographic 2021. szeptemberi címlapNational Geographic 2021. októberi címlapNational Geographic 2021. novemberi címlapNational Geographic 2021. decemberi címlapNational Geographic 2022. januári címlapNational Geographic 2022. februári címlapNational Geographic 2022. márciusi címlapNational Geographic 2022. áprilisi címlapNational Geographic 2022. májusi címlapNational Geographic 2022. júniusi címlapNational Geographic 2022. júliusi címlapNational Geographic 2022. augusztusi címlapNational Geographic 2022. szeptemberi címlapNational Geographic 2022. októberi címlapNational Geographic 2022. novemberi címlapNational Geographic 2022. decemberi címlapNational Geographic 2023. januári címlapNational Geographic 2023. februári címlapNational Geographic 2023. márciusi címlapNational Geographic 2023. áprilisi címlapNational Geographic 2023. májusi címlapNational Geographic 2023. júniusi címlapNational Geographic 2023. júliusi címlapNational Geographic 2023. augusztusi címlapNational Geographic 2023. októberi címlapNational Geographic 2023. novemberi címlapNational Geographic 2023. decemberi címlapNational Geographic 2024. januári címlapNational Geographic 2024. februári címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket