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Os Dados Sugerem que a Simetria Possa “Derreter” Junto com Protão e Nêutrons

Published on February 15, 2010 at 6:22 PM

Os Cientistas no Collider Pesado Relativistic do Íon (RHIC), um acelerador de partícula de 2,4 milha-circunferências no Ministério de E.U. do Laboratório Nacional do Brookhaven da Energia, relatam as primeiras sugestões de transformações profundas da simetria na sopa quente dos quarks, dos antiquarks, e dos gluons produzidos nas colisões as mais energéticas de RHIC.

Detector da ESTRELA

Em particular, os resultados novos, relatados nas Letras Físicas da Revisão do jornal, sugerem que as “bolhas” formadas dentro desta sopa quente possam internamente desobedecer de “a simetria espelho assim chamada” que caracteriza normalmente as interacções dos quarks e dos gluons.

De “as colisões RHIC de núcleos pesados na velocidade quase clara são projectadas recrear, em uma escala minúscula, as condições do universo adiantado. Estes resultados novos sugerem assim que RHIC possa ter uma oportunidade original de testar no laboratório que algumas características cruciais de bolhas dealteração especularam para ter jogado papéis importantes na evolução do universo infantil,” disse Steven Vigdor, Director do Laboratório do Associado de Brookhaven para Nuclear e a Física de Partículas, que vigia a pesquisa em RHIC.

Os Físicos previram uma probabilidade crescente de encontrar tais bolhas, ou regiões locais, de simetria “quebrada” em temperaturas extremas perto das transições de uma fase de matéria a outra. De acordo com as previsões, a matéria dentro destas bolhas exibiria simetrias diferentes - ou comportamento sob determinadas transformações simples do espaço, do tempo, e dos tipos da partícula - do que a matéria circunvizinha. Além do que as violações da simetria sondadas em RHIC, os cientistas postularam que as bolhas dealteração análogas criadas em uma estadia mesmo mais adiantada no universo ajudaram a estabelecer a preferência para a matéria sobre a anti-matéria em nosso mundo.

As colisões as mais energéticas de RHIC criam o tipo das circunstâncias extremas que puderam ser apenas certo para produzir tais regiões locais de simetria alterada: Uma temperatura de diversos graus Celsius do trilhão, ou sobre as épocas 250,000* vibra do que o centro do Sun, e uma transição a uma fase nova de matéria nuclear conhecida como o plasma do quark-gluon. Além Disso, como os núcleos de colisão passam perto de se, produzem um campo magnético ultra-forte que facilite detectar efeitos da simetria alterada.

Agora, os dados adiantados do detector da ESTRELA de RHIC sugerem em uma violação no que é sabido como a simetria de espelho, ou paridade. Esta regra de simetria sugere que os eventos ocorram exactamente da mesma forma se considerado directamente ou em um espelho, sem a dependência direccional. Mas a ESTRELA observou uma separação assimétrica da carga nas partículas que emergem de tudo mas nas colisões as mais frontais em RHIC: As observações sugerem que positivamente - os quarks cobrados puderem preferir emergir paralela ao campo magnético em um evento dado da colisão, quando negativamente - os quarks cobrados prefiram emergir no sentido oposto. Porque esta preferência pareceria invertida se a situação foi reflectida através de um espelho, parece violar a simetria de espelho.

“Em todos os estudos precedentes dos sistemas governados pela grande força entre quarks e gluons, encontrou-se muito à elevada precisão que os eventos e suas reflexões de espelho ocorrem exactamente na mesma taxa, sem a dependência direccional,” Vigdor disse. “Assim esta observação na ESTRELA é verdadeiramente intrigante.”

Em RHIC, as bolhas da paridade-violação são formadas em uma maneira aleatória, possivelmente com separação oposta orientada da carga nas bolhas em lugar diferentes. Calculado A Média sobre muitos eventos não pareceria estar nenhuma violação de paridade, mesmo que houvesse umas violações localmente em cada evento. Embora permitido pelo chromodynamics do quantum (QCD), a teoria subjacente que descreve a força nuclear forte, tal violação de paridade forte local tem sido detectada nunca directamente.

“A chave a observar o efeito em colisões nucleares alta-tensão é estudar correlações entre as partículas que emergem da colisão,” disse NU Xu do Laboratório Nacional de Lawrence Berkeley, porta-voz para a colaboração da ESTRELA.

A teoria sugere que as partículas com o mesmo sinal da carga elétrica tendam a ser emitido de tais regiões da paridade-violação do local no mesmo sentido, ambo paralela, ou ambos os antiparalelos, ao campo magnético que elevara na colisão, visto que as partículas do ao contrário-sinal devem ser emitidas em sentidos opostos.

“Nós observamos uma correlação entre partículas cobradas emissoras do tipo previsto, com o grau de preferência direccional como que as colisões variam de frontal a mais pastagem,” Xu crescente disse.

Os dados da ESTRELA igualmente sugerem a quebra local de um outro formulário da simetria, conhecido como a carga-paridade, ou PC, invariância. De acordo com este princípio fundamental da física, quando a energia são convertidas à massa ou vice-versa de acordo com a equação E=mc2 famosa de Einstein, os números iguais de partículas e as antipartículas oposta cobradas devem ser criados ou aniquilado. Se a simetria do PC não tinha sido quebrada em algum tempo muito adiantado na evolução de nosso universo, as partículas e as antipartículas criadas em números iguais em Big Bang subseqüentemente aniquilariam um outro em pares, não deixando nenhuma matéria para formar as estrelas, planetas, e povos que povoam agora nosso mundo.

Quando algumas violações pequenas da simetria do PC forem encontradas em experiências precedentes do laboratório, aquelas violações são demasiado fracas distante para esclarecer a quantidade de matéria que permanece no universo hoje. Igualmente, os sinais da violação possível do local PC na ESTRELA não podem explicar a predominância global da matéria no mundo de hoje, mas podem oferecer a introspecção em como tais violações da simetria ocorrem.

“As características observadas na ESTRELA são qualitativa consistentes com as previsões de domínios dequebra na matéria quente do quark,” disse Vigdor. A “Confirmação deste efeito e de compreender como estes domínios de formulário quebrado da simetria em RHIC podem ajudar cientistas a compreender alguns dos enigmas os mais fundamentais do universo, e será um assunto do estudo intenso nas experiências futuras de RHIC.”

“Por exemplo,” disse, “nós quereremos ver se o sinal desaparece, como previsto, em umas mais baixas energias da colisão, onde a matéria produzida esteja já não quente bastante fazer a transição à fase do plasma do quark-gluon. Estes estudos futuros verificarão mais as primeiras obras, testarão umas explicações possíveis mais mundanos para os efeitos observados, e explorarão uma vasta gama de fenômenos relacionados.”

Last Update: 13. January 2012 03:48

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