środa, 28 listopada 2012

Kondensat kolorowego szkła- czyżby nowy typ materii?


Dzisiaj odbiegniemy trochę od zawirowań dookoła GMO i przejdziemy do ostatnio coraz bardziej nagłaśnianego wydarzenia jakim było prawdopodobne odkrycie nowego typu materii w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC).

Kondensat kolorowego szkła bo o tym typie materii mowa jest prawdopodobnie nowym stanem, którego wcześniej nie znaliśmy, a który może pomóc nam w zrozumieniu wielu procesów kwantowych zachodzących podczas zderzeń w akceleratorze. Kondensat kolorowego szkła bynajmniej nie ma nic wspólnego ani ze szkłem, ani z kolorem o jakim zwykliśmy myśleć. Podczas prowadzenia doświadczeń fizycy pracujący w LHC dokładniej w Compact Muon Solenoid (detektor służący w obserwacji mionów), że na kilka milionów zderzeń, które mają miejsce kilka z cząstek, które w tych zderzeniach powstają (jak odpryski) formują pary i podążają w jedną, określoną stronę, co sprawiało wrażenie jakby cząstki się 'dogadywały' ze sobą gdzie lecieć  Nie jest to nowa obserwacja, ponieważ podobne zachowania cząstek zaobserwowano około dwóch lat temu w czasie doświadczeń prowadzących przez badaczy Bolka Wysloucha i Wita Busza w zderzeniach samych protonów. Obecnie LHC zaobserwował takie samo zachowania podczas zderzeń między jonami (ołowiu, złota i miedzi) a protonami. Raju Vengopalan z Brookhaven National Laboratory przypomina, że podczas zderzeń protonów pojawia się plazma kwarkowo-gluonowa. Podczas zderzeń jonów i protonów plazma ta również powstaje, ponieważ jony również zawierają w sobie protony. Kwarki i gluony w plazmie pojawiają się podczas rozpadu protonów, które zbudowane są z 3 kwarków i morza gluonów. Dzisiaj teoretycy skłaniają się do teorii, że podczas owych zderzeń powstaje podobna do fali struktura gluonów nazwana kondensatem kolorowego szkła.

Kondensat kolorowego szkła sam w sobie to nowy rodzaj materii. Pojawia się on tylko na ułamki sekund i jedynie w czasie, gdy cząstka porusza się z prędkością bliską prędkości światła. Ponieważ protony zbudowane są z kwarków i gluonów, przy tak wielkich prędkościach zaczynają się one do siebie bardzo mocno zbliżać wewnątrz protonów co skutkuje powstaniem bardzo skondensowanej 'ściany' kwarkowo- gluonowej. Owa 'ściana' jest ultra-ściśnięta- bardziej niż cokolwiek co możemy sobie wyobrazić. Nazwa 'kolorowy' odnosi się do pola jakie występuje pomiędzy kwarkami i przenoszone jest przez gluony. Można sobie wyobrazić  że trzy kwarki obecne we wnętrzu protonu otoczone są chmarą gluonów, które przemieszczają się od kwarka do kwarka i dookoła roztacza się pole sił kolorowych- opisem tego pola zajmuje się chromodynamika kwantowa. Pole kolorowe w momencie 'puknięcia' się cząstek można porównać do pola magnetycznego. Podobnie jak opiłki żelaza poruszają się wzdłuż linii pola magnetycznego, podobnie pary cząstek poruszają się po liniach pola kolorowego w momencie rozpryśnięcia cząsteczek.

Ciekawym faktem jest to, że materia jaka wtedy powstaje podobna jest do szkła jakie my znamy- w krótkich odcinkach czasu zachowuje się jak ciało stałe, a w dłuższych jak ciecz (trzeba pamiętać  że szkło jakie my znamy nie jest typowym ciałem stałem).

Naukowcy Vengopalan i jego były student Dusling zajmują się teorią kondensatu szkła kolorowego i wysunęli ciekawą, ale bardzo obiecującą hipotezę- protony składają się z trzech kwarków, które na wyższym poziomie energetycznym (myślę, że poruszanie się z prędkością światła jest wystarczająco 'dającym energetycznego kopa' procesem) pozyskują dodatkowe gluony. Gluony podobnie jak elektrony występują w jednym momencie zarówno w formie cząsteczek jak i fali, a ich funkcja falowa może być skorelowana. Jeśli ich funkcja falowa jest skorelowana ze sobą mamy do czynienia z  kwantowym splątaniem tych cząstek, a to może wyjaśniać wymianę informacji dotyczącej kierunku poruszania się.

Podczas pisania posta korzystałem ze stron:
Kopalnia wiedzy
GeekWeek
Space.com
geekosystem.com

Pamiętajcie o naszym zaprzyjaźnionym Antykwariacie! 

4 komentarze:

  1. Proton nie jest zbudowany z 3 kwarków.
    http://profmattstrassler.com/2012/02/29/following-up-on-the-protons-structure/

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. W stwierdzeniu, że zbudowany jest z bardzo wielu kwarków i gluonów o czym można przeczytać na podanych stronach nie chodzi przypadkiem o to, że cząstki te zachowują się jak elektrony i mogą pojawiać się i znikać i czasami być w kilku miejscach naraz?
      Pierwszy raz słyszę o czymś takim, że nie ma tam tylko 3 kwarków, zresztą na uczelni ostatnio podczas rozmowy też była mowa o 3 kwarkach.

      Usuń
  2. "In fact there are zillions of gluons, antiquarks, and quarks in a proton. The standard shorthand, “the proton is made from two up quarks and one down quark”, is really a statement that the proton has two more up quarks than up antiquarks, and one more down quark than down antiquarks. To make the glib shorthand correct you need to add the phrase “plus zillions of gluons and zillions of quark-antiquark pairs.” Without this phrase, one’s view of the proton is so simplistic that it is not possible to understand the LHC at all."

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Czytalem ten tekst i nie ma potrzeby go tutaj powielać. Ale nafal podtrzymuje pytanie, dlaczego sie o tym nie mowi ani w ksiaxkach, ani na uczelniach.

      Usuń