Lévy-repülés és tömegcsökkenés a kvarkanyagban
A világ femtoszkópiával foglalkozó kutatói 2005 óta ezen a konferenciasorozaton vitatják meg a szakterület legfontosabb tudományos eredményeit. Az ELTE kutatói kísérleti eredmények között bemutatták a CERN SPS NA61, illetve az RHIC PHENIX és STAR együttműködéseiben végzett, az NKFIH Tématerületi Kiválósági Program által támogatott méréseiket, az elméleti kutatások között pedig a nagyenergiás ütközésekben létrejövő Lévy-repülésre talált bizonyítékokról számoltak be.
A nagyenergiás részecskegyorsítóknál – Szuper Protonszinkrotron (SPS), Relativisztikus Nehézion-ütköztető (RHIC) és Nagy Hadronütköztető (LHC) – végzett kísérleteknek az utóbbi 10-15 évben gyűjtött adatai arra utalnak, hogy ultrarelativisztikus nehézion-ütközések során egy közel tökéletes folyadék halmazállapotú kvarkanyag, szakmai nevén az erősen kölcsönható kvark-gluon plazma alakul ki. Ez az ember által mesterségesen előállított legforróbb anyag, amely természetes körülmények között az Ősrobbanás utáni első néhány milliomod másodpercben volt jelen, és akkor kitöltötte az egész Világegyetemet.
„A részecskegyorsítók ütközéseiben az Ősrobbanás után rövid ideig jelen lévő forró és sűrű kvarkanyagot újra elő tudjuk állítani, a másodperc töredékéig. Az ütközések helye köré rendezett detektorokban észleljük az abból kirepülő részecskéket, és ezek lendületének korrelációi kvantumos természetük miatt elárulják az őket létrehozó anyag téridőbeli szerkezetét. A jellegzetes femtométeres tartomány miatt ezt a területet femtoszkópiának is nevezzük” – mondja Csanád Máté, az ELTE csoport vezetője.
Az első napon Csanád Máté tartott összefoglaló előadást a kutatócsoport eredményeiről. A második napon Sneha Bhosale posztdoktori kutató a RHIC STAR együttműködésben elért eredményeit mutatta be, Pórfy Barnabás fizikus doktorandusz pedig az SPS NA61/SHINE méréseiről tudósított.
A harmadik napon Kincses Dániel posztdoktori kutató az elméleti kutatásokat foglalta össze, a Lévy-repülés kimutatására fókuszálva, majd Árpási Emese és Kovács László fizikus MSc hallgatók tartottak egy-egy előadást az EPOS nevű modell femtoszkópiai alkalmazásáról, illetve a mérésekkel való összevetésről; végül Kóródi Balázs, a csoport korábbi hallgatója, az Ohioi Egyetemen doktorandusza a RHIC STAR kísérlet Eseménysík Detektorával végzett úttörő elemzésekről számolt be, amelyeket az ELTE-s csoporttal közösen végzett el.
Az utolsó napon Nagy Márton, az ELTE TTK habilitált egyetemi adjunktusa olyan elméleti kutatásokról számolt be, amelyek jelentősen megkönnyítik majd a kísérleti femtoszkópiai adatok vizsgálatát. Lökös Sándor, a csoport korábbi hallgatója és doktorandusza, a krakkói Magfizikai Kutatóintézet és a MATE gyöngyösi Femtoszkópiai Tudásközpont munkatársa a kutatók RHIC PHENIX kísérletében az ELTE csoporttal közösen elért eredményeit mutatta be.
Ez a részecske tulajdonságai ellenére meglepően nagy tömegű, de az új eredmények arra utalnak, hogy a nagy hőmérsékletű közegben helyreálló kvantumszimmetriák következtében ilyenkor kisebb tömeggel keletkezi – egyfajta kvantumos Archimédész-törvényt megvalósítva. Az ELTE csoportnak a HUN-REN Wigner Kutatóközponttal és a MATE Femtoszkópiai Tudásközpontjával közösen írt PHENIX cikkét most fogadta el közlésre a Physical Review C, amelynek készítői az anyagot úgynevezett Editors' Suggestion kiemelésre is javasolták.
Az ELTE kutatócsoportja a kvarkanyag téridőbeli szerkezetét vizsgálja a Lévy-stabilnak nevezett eloszlások segítségével, és eredményeik együttesen arra mutatnak, hogy ez a közeg nem a korábban feltételezett normális (Gauss) eloszlás szerint viselkedik, a stabilitási exponensnek nevezett matematikai mérőszám pedig számot adhat a kvarkanyag „kifagyásakor” zajló jelenségekről; illetve összekapcsolja a nehézion-fizikát olyan távoli területekkel, mint a mikrobiológia, az ökológia vagy akár a közgazdaságtan, ahol szintén nagyon fontos a Lévy-folyamatok szerepe.
„A Lévy-folyamat és az ezt jellemző jellegzetes hatványfüggvényszerű viselkedés megjelenése rengeteg tudományterületen átível, a tengeri ragadozók vándorlásától kezdve a gazdaságtanig. A kutatócsoportunk elmúlt években elért eredményei alapján eddig is sejthető volt, hogy nagyenergiás atommag ütközések esetén is megjelenhet hasonló folyamat. A legújabb eredményeink azonban egy szimulációs modell segítségével rendkívül látványosan mutatják a részecskék lépéseiben megjelenő nagy ugrásokat, illetve az ezáltal keletkező lassan lecsengő térbeli eloszlásokat. Mindezt egy újszerű, háromdimenziós vizsgálaton keresztül” – fűzi hozzá Kincses Dániel, a Lévy-repüléses kutatásokat vezető posztdoktori kutató.
Forrás: ELTE TTK