Az ELTE kutatói is részt vettek a STAR legújabb adatainak felvételében
Ahogy arról a Brookhaveni Nemzeti Laboratórium is beszámolt nemrég, az RHIC-nél a felgyorsított protonok (az atommag pozitívan töltött építőkövei) 2024-ben polarizáltak, ami azt jelenti, hogy belső perdületük (ún. spinjük) egy adott irányt részesít előnyben. Azzal, hogy a kutatók megnézik, hogyan jelennek meg bizonyos részecskék az ütközések során az ütköző proton spinjének irányához képest, meg tudják állapítani, hogy a proton belső építőkövei – a kvarkok és gluonok – hogyan járulnak hozzá a proton teljes spinjéhez.
A proton-proton ütközések a nagyobb atommagok ütközéseihez fontos összehasonlító adatokat is szolgáltatnak. Az RHIC-nél a kutatók például aranyatommagok ütközéseit is vizsgálják, hogy jobban megismerjék a kvarkanyag tulajdonságait. Az aranyhoz hasonló, sok protont és neutront tartalmazó atommagok ütközései újra létrehozzák a korai univerzum körülményeit, „kiszabadítva” a protonokat és neutronokat alkotó kvarkokat és gluonokat az atommagokból.
Ezekkel a kísérletekkel a kutatók célja a keletkező kvark-gluon plazma (QGP) és a természetben megtalálható legnagyobb erő, az erős kölcsönhatás részletes vizsgálata, amely a világunkat alkotó anyagban a kvarkokat, illetve közvetetten a protonokat és a neutronokat is összetartja.
A RHIC komplexum a Brookhaveni Nemzeti Laboratóriumban
A STAR korábban már bőségesen gyűjtött proton-proton adatokat, de az idei adatfelvétel az első, amely már az új detektorfejlesztéseket használja a tervezett 200 milliárd elektronvoltos (GeV-es) ütközési energián. Az újonnan telepített detektorok ráadásul követni tudják az ütköző nyalábok irányára merőlegesen kirepülő részecskék közül azokat is, amelyek nagyon közel vannak az ütközési ponthoz, valamint azokat, amelyek az ún. előreszórási irányban, a nyalábcsőhöz közel jelennek meg. Az ELTE kutatói az Event Plane Detektor (Eseménysík Detektor) nevű berendezés beüzemelésében és szimulációiban vettek részt.
A részecskedetektorok elektronikája másodpercenként körülbelül 5000 ütközést fog tudni kiolvasni – több mint kétszeresét a korábbi rátának. Ez hatalmas adatmennyiséget generál, amelynek feldolgozása is kihívást jelentő feladat. Az adatfeldolgozás és tárolás megkönnyítésére továbbra is hagyományosan használt hardveres kiolvasás-indító berendezések (ún. triggerek) választják ki, hogy mely eseményeket szükséges rögzíteni, és melyek kevésbé érdekesek, de ezúttal már a gépi tanulás és más mesterséges intelligencia eszközök is fontos szerepet játszanak majd az adatok elemzésében.
Az ELTE kutatói a STAR adatfelvételének irányítása közben
A STAR-hoz hasonló nagy kísérletek adatfelvételét általában a résztvevő kutatók vezetik, ilyenkor feladatuk a gyorsító irányításával való kommunikáció, a kísérleti berendezések (detektorok) állapotának folyamatos megfigyelése, a kis- és nagyfeszültségű rendszerek üzemeltetése, az adatfelvétel elindítása és leállítása, illetve a több megawattos teljesítményű szupravezető mágnesek kezelése. Mivel a kísérletek folyamatosan működnek, ezért a kutatók napi három műszakban váltják egymást, négyfős csapatokat alkotva.
Az ELTE STAR-Magyarország kutatócsoport tagjai (Csanád Máté, Kincses Dániel, Nagy Márton és Sneha Bhosale) 2024 nyarán személyesen is bekapcsolódtak a mérésekbe – egy héten át minden nap 7:30 és 16:30 között az ELTE csapata irányította a STAR adatfelvételét. Mindemellett az ELTE kutatóinak fontos feladata az adatok elemzése, különös tekintettel femtoszkópiai mérésekre; illetve Csanád Máté a kísérlet adatarchiválásának irányítója is volt, jelenleg pedig az együttműködés meghívott előadásait koordináló bizottság tagja.
A kutatócsoport a Tématerületi Kiválósági Program Asztro- és Részecskefizikai Tématerületén belül működik, a STAR kísérletben való részvételt ezen kívül jelenleg az NKFIH OTKA K-138136 és a PD-146589 projektek támogatják.
További részletek és videók az ELTE TTK honlapján