고에너지 핵물리학
High-energy nuclear physics| 핵물리학 |
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| 핵·핵자(p, n)·핵물질·핵력·핵구조·핵반응 |
고에너지 핵물리학은 고에너지 물리학의 전형적인 에너지 체계에서 핵물질의 행동을 연구한다.이 분야의 주요 초점은 다른 입자 가속기의 가벼운 원자에 비해 중이온 충돌에 대한 연구입니다.충분한 충돌 에너지에서 이러한 유형의 충돌은 쿼크-글루온 플라스마를 생성하도록 이론화된다.고에너지에서의 말초 핵 충돌에서는 훨씬 더 작은 [1][2][3]광도 때문에 전자-양전자 충돌기에서 접근할 수 없는 렙톤과 중간자의 전자파 생성에 대한 정보를 얻을 수 있을 것으로 예상한다.
이전의 고에너지 핵가속기 실험은 JINR에서 1 GeV/핵의 발사 에너지와 CERN-SPS에서 최대 158 GeV/핵의 LBNL-Bevalac을 사용하여 중이온 충돌을 연구했다."고정 대상" 실험이라고 불리는 이러한 유형의 실험은 주로 이온의 "번치"를 빛의 속도에 근접하는 속도(0.999c)로68 가속시키고 그것들을 유사한 중이온의 표적에 충돌시킵니다.모든 충돌 시스템이 흥미롭지만, 1990년대 후반 브룩헤븐 국립 연구소의 교대 구배 싱크로트론(AGS)의 금 대상과 CERN의 슈퍼 프로톤 싱크로트론의 우라늄 목표물의 우라늄 빔 대칭 충돌 시스템에 큰 초점이 맞춰졌다.
고에너지 핵물리 실험은 브룩헤이븐 국립연구소의 상대론적 중이온 충돌기(RHIC)와 CERN 대형 강입자 충돌기에서 계속된다.RHIC에서 프로그램은 PHENIX, STAR, PHOBOS 및 브람스 등 4가지 실험으로 시작되었으며, 모두 상대성이 높은 핵의 충돌을 연구하기 위한 것이었다.고정 대상 실험과는 달리, 충돌기 실험은 (RHIC의 경우) 6개의 상호작용 영역에서 두 개의 가속 이온 빔을 서로 향하게 합니다.RHIC에서 이온은 (이온 크기에 따라) 100 GeV/핵자에서 250 GeV/핵자로 가속될 수 있다.각 충돌 이온은 서로 반대 방향으로 이동하는 이 에너지를 가지고 있기 때문에 충돌의 최대 에너지는 금의 경우 200 GeV/뉴클론, 양성자의 경우 500 GeV/뉴클론의 질량 중심 충돌 에너지를 얻을 수 있다.
CERN LHC의 ALICE(대형 이온 충돌기 실험) 검출기는 핵자 쌍당 2.76TeV의 질량 중심 에너지에서 Pb-Pb 핵 충돌을 연구하는 데 특화되어 있다.모든 주요 LHC 검출기:ALICE, ATLAS, CMS 및 LHCb—헤비 이온 [4]프로그램에 참여합니다.
역사
미국의 엔리코 페르미와 소련의 레프 란다우의 다입자 생산에 대한 이론적 연구로 시작된 열강자 물질과 다입자 생산의 탐구는 오랜 역사를 가지고 있다.이러한 노력은 Rolf Hagedorn의 통계 부트스트랩 모델과 다중 입자 생산의 열적 기술을 1960년대 초에 발전시키는 길을 열었다.이러한 발전은 쿼크-글루온 플라즈마를 찾고 발견하게 했다.이 새로운 형태의 물질 생산의 시작은 여전히 활발하게 연구되고 있다.
첫 번째 충돌
완만한 상대론적 조건에서의 첫 번째 중이온 충돌은 미국 캘리포니아 버클리 소재 로렌스 버클리 국립연구소(LBNL, 이전 LBL)와 소련 모스크바 주 두브나 소재 핵연구공동연구소(JINR)에서 수행됐다.LBL에서는 중이온을 중이온 가속기 HILAC에서 베바트론으로 운반하기 위해 수송선이 건설되었습니다.얻어진 핵자당 1-2 GeV 수준의 에너지 척도는 처음에 정상 핵 밀도의 몇 배에서 압축 핵 물질을 생성한다.BNL과 CERN에서 사용할 수 있는 가속기에서 훨씬 높은 에너지로 압축 및 들뜬 핵물질의 특성을 연구할 수 있는 가능성에 대한 입증은 실험실 고정 대상을 대상으로 하는 상대론적 빔을 사용했다.최초의 충돌기 실험은 1999년 RHIC에서 시작되었고, LHC는 2010년 한 단계 높은 에너지로 중이온을 충돌시키기 시작했다.
CERN 동작
CERN의 LHC 충돌기는 핵-충돌 모드에서 1년에 1개월 작동하며, Pb 핵은 핵자 쌍당 2.76TeV로 충돌하며, 이는 나머지 질량의 약 1500배에 해당한다.전체 1250개의 원자가 쿼크가 충돌하여 뜨거운 쿼크-글루온 수프를 생성합니다.전자 구름에서 제거된 중원자핵은 중이온이라고 불리며, LHC에서와 같이 운동 에너지가 나머지 에너지를 상당히 초과할 때 상대적인 중이온을 말한다.이러한 충돌의 결과로 매우 많은 강한 상호작용 입자가 생성됩니다.
2012년 8월, ALICE 과학자들은 그들의 실험에서 지금까지 [5]물리 실험에서 달성한 최고 온도인 약 5조 5천억 켈빈의 쿼크-글루온 플라즈마를 생성했다고 발표했다.이는 2010년 브룩헤이븐 [5]국립연구소의 실험에서 달성한 이전 기록인 약 4조 켈빈보다 약 38% 높은 온도이다.ALICE 결과는 8월 13일 워싱턴 D.C.에서 열린 Quark Matter 2012 컨퍼런스에서 발표되었습니다.이러한 실험에서 생성된 쿼크-글루온 플라즈마는 빅뱅 이후 물질이 [6]원자로 합쳐지기 전까지 존재했던 우주의 조건에 근접합니다.
목적
이 국제 연구 프로그램에는 다음과 같은 몇 가지 과학적 목적이 있습니다.
- 쿼크와 글루온으로 이루어진 물질의 새로운 상태의 형성 및 조사, 초기 우주에서 처음 30마이크로초 이내에 우세했던 쿼크-글루온 플라스마 QGP.
- 색상 제한 연구 및 들뜬 상태 물리학자에 대한 색상 제한 = 쿼크의 변환은 쿼크와 글루온이 자유롭게 돌아다닐 수 있는 섭동 진공이라고 하며, 이는 헤게돈 온도에서 발생한다.
- 하드론(양성자, 중성자 등) 물질 질량의 기원은 쿼크 구속 및 진공 구조와 관련이 있는 것으로 생각된다.
실험 프로그램
이 실험 프로그램은 BNL의 RHIC 충돌기에서 10년간의 연구와 CERN의 SPS 및 BNL의 AGS에서 고정 타깃을 사용한 거의 20년간의 연구에 이은 것이다.이 실험 프로그램은 이미 QGP 단계에 도달하기 위해 필요한 물질의 극한 조건에 도달할 수 있음을 확인했습니다.작성된 QGP에서 달성되는 일반적인 온도 범위
태양의 중심보다 10만 배 이상 크다.이것은 에너지 밀도에 해당합니다.
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대응하는 상대론적 물질의 압력은
많은 정보
- 러트거스 대학교 핵물리학 홈페이지
- 출판물 - 고에너지 핵물리학(HENP)
- https://web.archive.org/web/20101212105542/http://www.er.doe.gov/np/
레퍼런스
- ^ "Rutgers University Nuclear Physics Home Page". www.physics.rutgers.edu. Retrieved 5 February 2019.
- ^ "Publications - High Energy Nuclear Physics (HENP)". www.physics.purdue.edu. Archived from the original on 29 July 2012. Retrieved 5 February 2019.
- ^ "Archived copy". Archived from the original on 2010-12-12. Retrieved 2009-08-18.
{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크) - ^ "Quark Matter 2018". Indico. Retrieved 2020-04-29.
- ^ a b Eric Hand (13 Aug 2012). "Hot stuff: CERN physicists create record-breaking subatomic soup". Nature News Blog. Retrieved 5 Jan 2019.
- ^ Will Ferguson (14 August 2012). "LHC primordial matter is hottest stuff ever made". New Scientist. Retrieved 15 August 2012.
