CERN kolliderer tunge atomkerner ved rekord energi – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2010 > CERN kolliderer tunge ...

08. november 2010

CERN kolliderer tunge atomkerner ved rekord energi

Eksperimenterne på CERN er kommet ind i en ny fase og har fået de første resultater. I den kæmpestore partikelaccelerator, LHC, har man hidtil stødt protoner sammen. I de nye eksperimenter er det bly-kerner , 208 gange tungere end protoner, der stødes sammen med kolossal energi. Allerede ved de første kollisioner kan forskerne se spændende nye fænomener  med ALICE detektoren, som danske forskere fra Niels Bohr Institutet og Discovery Centret er centralt med i.

Figuren viser en af de første kollisioner mellem to
bly-kerner ved Large Hadron Collider (LHC) ved
CERN, identificeret i ALICE detektoren mandag
den 8. november kl.11.29.

Eksperimenterne indledtes torsdag med, at man injicerede bly-kerner i acceleratoren og begyndte at cirkulere bundter af blykerner i den 27 km lange underjordiske LHC accelerator. Bly er et tungt grundstof, hvis atomkerne indeholder 208 partikler  af to slags, protoner og neutroner.

Bly-kernerne accelereres til meget høj bevægelsesenergi i LHC acceleratoren. Ved de første kollisioner, der fandt sted kl. 11.30 mandag den 8. november var den samlede kollisionsenergi oppe på 2750 GeV *208 (1 GeV= 1 Milliard elektron Volt),  dvs. næsten 15 gange højere end hidtil muligt.

Forløberen for LHC, RHIC- acceleratoren ved Brookhaven Laboratory i staten New York i USA gør det muligt at kollidere atomkerner af guld (197Au) ved en energi på 200 GeV *197. Også her har den danske gruppe fra Niels Bohr Institutet været centralt med via BRAHMS eksperimentet.

RHIC eksperimenterne har vist, at der i sammenstødene dannes en tilstand bestående af kvarker og gluoner (de fundamentale partikler som neutronerne og protonerne består af), i nøje efterligning af den tilstand, som universet befandt sig i, i det allerførste milliontedelsekund efter Big Bang. Ved kollisionerne blev der skabt et ’plasma’ af kvarker og gluoner  med egenskaber som en perfekt væske – en slags ’universets ursuppe’, som den har set ud umiddelbart før kvarker og gluoner for stedse blev indespærret i neutroner  og protonerne.


Figuren viser sporene målt i ALICE detektoren ved LHC på
CERN fra en bly-bly kollision mandag formiddag. Det kan
allerede fastslås, at der er dannet flere tusinde nye partikler og antipartikler i kollisionerne, hvilket direkte kan ses ud fra antallet af spor med positiv og negativ krumning i ALICE's
magnetfelt.

"Det meget store spring i energi, vi nu foretager ved LHC åbner en helt ny forskningshorisont og giver mulighed for at vi, under jordiske forhold, kan skabe en tilstand ved meget højere temperatur end ved RHIC og derfor en tilstand endnu tidligere i universet. Før den væskelignende tilstand forventer vi, at der var en tilstand, som snarere var som en gas og i hvilken kvarker og gluoner næsten ikke vekselvirkede. Ved LHC forventer vi at kunne danne og studere kvark-gluon plasmaet under kontrollerede betingelser og derved øge vores forståelse af den stærke kernekraft afgørende, og ikke mindst finde ud af, hvordan indespærring af kvarker foregår.” fortæller Jens Jørgen Gaardhøje, professor i eksperimentel partikelfysik på Niels Bohr Institutet og grundforsningsfondcenteret Discovery, og projektleder ved ALICE eksperimentet ved LHC i Schweiz.

I de første kollisioner mandag morgen registreredes mange tusinde partikler og antipartikler dannet i sammenstød mellem to bly-kerner. ALICE eksperimentet er designet til at kunne håndtere op til 80.000 nye partikler per kollision.  Der arbejdes allerede intenst på at fortolke de første målinger. Eksperimenterne med bly-kollisioner skal efter planerne køre indtil 6. december.

”Vi ser frem til et meget spændende måleprogram i den kommende måned og ikke mindst i  de kommende år ved endnu højere energi og intensitet. Erfaringsmæssigt dukker der altid helt nye og uventede fænomener op når man kan forøge energien med en faktor 10 eller mere”, siger Jens Jørgen Gaardhøje.

 
En central kollision mellem to bly kerner (208PB) med en samlet bevægelsesenergi på ca. 500 TEV
målt i ALICE.  Det er den højeste kollisionsenergi målt nogensinde. Venstre del viser den samlede begivenhed. Højre side viser en smal skive igennem detektoren. Antallet af spor tyder på, at der i denne begivenhed blev produceret ca. 10.000 partikler og antipartikler.