Grad der Wechselwirkung zwischen Quarks bei flüssigen Gold-Gold-Kollisionen. Bildnachweis: RHIC Zum Vergrößern anklicken
Wissenschaftler glauben, dass sie mithilfe von Hochgeschwindigkeitskollisionen zwischen Goldatomen eine der mysteriösesten Formen von Materie im Universum neu erschaffen haben - Quark-Gluon-Plasma. Diese Form der Materie war während der ersten Mikrosekunde des Urknalls vorhanden und kann noch an den Kernen dichter, entfernter Sterne existieren.
Daniel Cebra, Physikprofessor an der UC Davis, ist einer von 543 Forschern. Seine Hauptaufgabe bestand darin, elektronische Abhörgeräte zu entwickeln, die Informationen über die Kollisionen sammeln. Diese Aufgabe verglich er mit der „Fehlerbehebung bei 120.000 Stereosystemen“.
Mit diesen Detektoren suchen wir nun nach Trends in den Ereignissen während der Kollision, um zu erfahren, wie das Quark-Gluon-Plasma aussieht, sagte er.
"Wir haben versucht, Neutronen und Protonen, die Bausteine von Atomkernen, in ihre konstituierenden Quarks und Gluonen zu schmelzen", sagte Cebra. „Wir brauchten viel Wärme, Druck und Energie, alles auf kleinem Raum.“
Die Wissenschaftler stellten die richtigen Bedingungen mit Frontalkollisionen zwischen den Kernen der Goldatome her. Das resultierende Quark-Gluon-Plasma hielt extrem lange an - weniger als 10 bis 20 Sekunden, sagte Cebra. Die Kollision hinterließ jedoch Spuren, die die Wissenschaftler messen konnten.
"Unsere Arbeit ist wie der Wiederaufbau von Unfällen", sagte Cebra. "Wir sehen Fragmente, die aus einer Kollision hervorgehen, und wir konstruieren diese Informationen auf sehr kleine Punkte zurück."
Es wurde erwartet, dass sich Quark-Gluon-Plasma wie ein Gas verhält, aber die Daten zeigen eine flüssigkeitsähnlichere Substanz. Das Plasma ist weniger komprimierbar als erwartet, was bedeutet, dass es möglicherweise die Kerne sehr dichter Sterne tragen kann.
"Wenn ein Neutronenstern groß und dicht genug wird, kann er eine Quarkphase durchlaufen oder einfach in ein Schwarzes Loch fallen", sagte Cebra. „Um einen Quarkstern zu unterstützen, müsste das Quark-Gluon-Plasma steif sein. Wir erwarten jetzt, dass es Quarksterne gibt, aber sie werden schwer zu studieren sein. Wenn sie existieren, sind sie halb unendlich weit weg. "
Das Projekt wird vom Brookhaven National Laboratory und dem Lawrence Berkeley National Laboratory mit Mitarbeitern an 52 Institutionen weltweit geleitet. Die Arbeit wurde in Brookhavens Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) durchgeführt.
Originalquelle: UC Davis Pressemitteilung
