CERN-eksperimenter kan afsløre ny tilstandsform for naturens 'lim-partikler', gluonerne – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2012 > CERN-eksperimenter kan...

14. september 2012

CERN-eksperimenter kan afsløre ny tilstandsform for naturens 'lim-partikler', gluonerne

I LHC-acceleratoren på CERN arbejder man nu for første gang med en ny type kollisioner i ALICE-detektoren, hvor det er sammenstød mellem blykerner og protoner, man har gennemført.

"Alt forløb over forventning. Der blev etableret kollisioner på rekordtid, og i løbet af natten fik vi de første data, som nu skal analyseres", fortæller professor Jens Jørgen Gaardhøje, Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.

I LHC-acceleratoren på CERN arbejder man nu for første gang
med en ny type kollisioner i ALICE-detektoren, hvor det er
sammenstød mellem blykerner og protoner, man har gennem-
ført. Alt forløb over al forventning. Der blev etableret kollisioner
på rekordtid. Det er gluonerne, som er bærere af den stærke
kernekraft, som forskerne er interesseret i at studere.

Med kollisioner mellem blykerner og protoner vil forskerne kunne undersøge nye aspekter af kernepartiklernes indre struktur. "Der er stor interesse for at studere såkaldte asymmetriske kollisioner mellem store kerner og de langt mindre protoner", fortæller Jens Jørgen Gaardhøje og forklarer, at når en proton rammer blykernen borer den en 'kanal' igennem blykernen. Når protonen skærer sig igennem blykernen, støder gluonerne i protonen og i blykernen sammen og producerer nye partikler, der kan måles i en detektor. På denne måde kan man undersøge den tunge blykernes egenskaber uden at opvarme den for voldsomt, som man gør ved bly-bly sammenstød.

Ny tilstandsform

Det er hverken blykernens protoner eller neutroner, forskerne er interesserede i at studere ved disse sammenstød, men gluonerne, som er bærere af den stærke kernekraft. Gluoner har den særlige egenskab, at de kan vekselvirke med hinanden. Det betyder blandt andet, at gluoner kan splitte sig op i flere (under)gluoner med den halve energi. Hvis opsplitningen af gluoner fortsatte i det uendelige ville alle atomkerner være fyldt med et uendeligt antal gluoner med uendeligt små energier og impulser, forklarer Jens Jørgen Gaardhøje. Men han fortæller, at det er uholdbart og næppe sker i praksis, idet gluoner også kan rekombinere (dvs. fusionere). Derved er det rimeligt at antage, at der må være en universel maksimal gluon-tæthed inde i kernestoffet. Den tilstand har fået betegnelsen, Color Glass Condensate (CGC). 

Hvis CGC findes, er det en helt ny manifestation af Bose-Einstein kondensater (særlige tilstande, hvor stoffet klumper sig sammen i laveste energitilstand) styret af den stærke kernekraft, det vil sige en ny tilstandsform i naturen.

"Nattens succesfulde test ved CERN med ALICE detektoren er forberedende for det egentlige forsøgsprogram, der skal køre i januar-februar 2013, men forsøget forløb så godt, at det måske allerede kan give indikationer om, hvorvidt Color Glass Condensate findes i naturen. Den tilstand vil være meget interessant at studere og give os mulighed for at forstå gluonernes grundlæggende egenskaber", siger Jens Jørgen Gaardhøje.

Forskningsgruppen HEHI ved Niels Bohr Institutet har bygget en særlig detektor, FMD (Forward Multiplicity Detector), der er afgørende for undersøgelserne af Color Glass Condensate.