物理学者らが強核力の臨界点を絞り込む
研究者らは、強核力が弱まり、クォークとグルーオンが熱いプラズマを形成する臨界点を特定する上で進展を遂げた。ニューヨークの粒子加速器での衝突を分析することで、科学者らは位相図上のこの点の可能な位置を絞り込んだ。この発見は、初期宇宙や中性子星についての洞察を明らかにする可能性がある。
強核力は、自然界で最も強い相互作用であり、クォークとグルーオンを陽子と中性子に結びつける。数十年にわたり、物理学者らはこの力が急激に緩む「臨界点」を探求してきた。これは、水の三重点のように液体、氷、蒸気が共存する点に似ている。このような点は、高エネルギー衝突で生み出されるクォーク・グルーオンプラズマへの急激な遷移を示すだろう。これは、物質のスープ状状態である。
カリフォルニアのローレンス・バークレー国立研究所のXin Dongが率いるチームは、ニューヨークのブルックヘブン国立研究所の相対論的重イオン衝突型加速器（RHIC）での金イオン衝突のデータを調べた。彼らは生成された粒子の数と分布を研究し、温度と圧力が変化する条件下でのクォーク・グルーオン物質の位相図をマッピングすることを目指した。分析は臨界点を正確に特定しなかったが、その存在する可能性のある領域を大幅に制限した。
「私たちは実質的にクォークとグルーオンの位相図を作成しようとしていました」とDongは述べた。実験は一部の領域でプラズマへの漸進的な「融解」を明らかにしたが、臨界点は水中で氷の塊が形成されるような突然の変化を伴う。
関与していないミシガンのRare Isotope Beams FacilityのAgnieszka Sorensenは、この研究が将来の探索を導き、粒子特性の重要な指標を強調していると指摘した。ヒューストン大学のClaudia Rattiは、理論的に挑戦的な位相図の領域での精度を称賛し、低エネルギーでの分析を呼びかけた。そこで予測が収束する。
Dongは、臨界点の検出は「世代的なブレークスルー」になると強調した。強力は基本相互作用の中でこのような点を持つ可能性が独特であり、ビッグバン後の高温高密度物質に影響を与え、中性子星の構造を支配する。位相図の完成はこれらの宇宙現象を照らすだろう。
結果はPhysical Review Lettersに掲載（DOI: 10.1103/9l69-2d7p）。