فيزيائيون يضيقون نطاق نقطة حرجة للقوة النووية القوية
حقق الباحثون تقدمًا في تحديد نقطة حرجة حيث تضعف القوة النووية القوية، مما يسمح للكواركات والغلوونات بالتشكل في بلازما ساخنة. من خلال تحليل التصادمات في مسرع جسيمات في نيويورك، ضيّق العلماء الموقع المحتمل لهذه النقطة على رسم بياني للمراحل. قد يكشف هذا الاكتشاف رؤى حول الكون المبكر ونجوم النيوترونات.
القوة النووية القوية، أقوى تفاعل في الطبيعة، تربط الكواركات والغلوونات في بروتونات ونيوترونات. على مدى عقود، سعى الفيزيائيون إلى "نقطة حرجة" حيث تتراخى هذه القوة فجأة، مشابهة لنقطة الثلاثية في الماء حيث يتعايش السائل والجليد والبخار. ستشير مثل هذه النقطة إلى انتقال حاد إلى بلازما الكوارك-غلوون، حالة سائلة من المادة تنتج في التصادمات عالية الطاقة.
قاد شين دونغ في المختبر الوطني لورانس بيركلي في كاليفورنيا فريقًا درس بيانات تصادمات أيونات الذهب في مصادم الأيونات الثقيلة النسبية (RHIC) في المختبر الوطني بروكهافن في نيويورك. درسوا عدد وتوزيع الجسيمات المنتجة، بهدف رسم رسم بياني لمراحل لمادة الكوارك-غلوون تحت درجات حرارة وضغوط متغيرة. بينما لم يحدد التحليل موقع النقطة الحرجة بدقة، إلا أنه قيّد بشكل كبير المنطقة التي قد توجد فيها.
"كنا نحاول فعليًا إنشاء رسم بياني لمراحل للكواركات والغلوونات"، قال دونغ. كشف التجربة عن "ذوبان" تدريجي إلى بلازما في بعض المناطق، لكن النقطة الحرجة ستشمل تحولًا مفاجئًا، مشابهًا لتكون قطع الثلج في الماء.
أغنييشكا سورينسن في منشأة الأشعة الإيزوتوبية النادرة في ميشيغان، التي لم تشارك، لاحظت أن العمل يوجه عمليات البحث المستقبلية ويبرز خصائص الجسيمات الرئيسية كمؤشرات. أشادت كلوديا راتي في جامعة هيوستن بالدقة، خاصة في منطقة رسم بياني نظريًا صعبة، ودعت إلى تحليل في طاقات أقل حيث تتقارب التوقعات.
أكد دونغ أن اكتشاف النقطة الحرجة سيكون "اختراقًا جيليًا". القوة القوية فريدة بين القوى الأساسية في إمكانية وجود مثل هذه النقطة، وأثرت على المادة الساخنة الكثيفة بعد الانفجار العظيم وتحكم في هياكل نجوم النيوترونات. إكمال الرسم البياني للمراحل قد يوضح هذه الظواهر الكونية.
تظهر النتائج في Physical Review Letters (DOI: 10.1103/9l69-2d7p).