Eine weitere seltsame Entdeckung von LHC, die niemand versteht

In letzter Zeit werden in der Physik einige seltsame Ergebnisse angekündigt. Eine Flüssigkeit mit einer negativen effektiven Masse und die Entdeckung von fünf neuen Teilchen stellen unser Verständnis des Universums in Frage.

Neue Ergebnisse von ALICE (A Large Ion Collider Experiment) tragen zur Fremdheit bei.

ALICE ist ein Detektor am Large Hadron Collider (LHC). Es ist einer von sieben Detektoren, und ALICE hat laut CERN-Website die Aufgabe, "die Physik stark wechselwirkender Materie bei extremen Energiedichten zu untersuchen, bei denen sich eine Materiephase namens Quark-Gluon-Plasma bildet". Quark-Gluon-Plasma ist ein Materiezustand, der nur wenige Millionstel Sekunden nach dem Urknall existierte.

In dem, was wir normale Materie nennen könnten – das sind die vertrauten Atome, über die wir alle in der High School lernen – bestehen Protonen und Neutronen aus Quarks. Diese Quarks werden von anderen Teilchen zusammengehalten, die Gluonen genannt werden. ("Aufkleben", verstanden?) In einem Zustand, der als Einschluss bekannt ist, sind diese Quarks und Gluonen dauerhaft miteinander verbunden. Tatsächlich wurden Quarks nie isoliert beobachtet.

Der LHC wird verwendet, um Partikel mit extrem hohen Geschwindigkeiten zusammenzustoßen und Temperaturen zu erzeugen, die 100.000 Mal heißer sein können als das Zentrum unserer Sonne. In neuen Ergebnissen, die gerade vom CERN veröffentlicht wurden, wurden Bleiionen kollidiert, und die daraus resultierenden extremen Bedingungen entsprechen nahezu der Replikation des Zustands des Universums in den wenigen Millionstelsekunden nach dem Urknall.

Bei diesen extremen Temperaturen wurde der Einschlusszustand gebrochen und die Quarks und Gluonen wurden freigesetzt und bildeten Quark-Gluon-Plasma.

Bisher ist dies ziemlich gut verstanden. Aber in diesen neuen Ergebnissen passierte etwas Zusätzliches. Es gab eine erhöhte Produktion von sogenannten "seltsamen Hadronen". Seltsame Hadronen selbst sind bekannte Teilchen. Sie haben Namen wie Kaon, Lambda, Xi und Omega. Sie werden seltsame Hadronen genannt, weil sie jeweils einen "seltsamen Quark" haben.

Wenn all dies etwas trübe erscheint, hier der Dinger: Seltsame Hadronen können bekannte Partikel sein, da sie bei Kollisionen zwischen schweren Kernen beobachtet wurden. Sie wurden jedoch nicht bei Kollisionen zwischen Protonen beobachtet.

"Die Möglichkeit, die Quark-Gluon-Plasma-ähnlichen Phänomene in einem kleineren und einfacheren System zu isolieren, eröffnet eine völlig neue Dimension für die Untersuchung der Eigenschaften des Grundzustands, aus dem unser Universum hervorgegangen ist." – Federico Antinori, Sprecher der ALICE-Zusammenarbeit.

"Wir freuen uns sehr über diese Entdeckung", sagte Federico Antinori, Sprecher der ALICE-Zusammenarbeit. „Wir lernen wieder viel über diesen ursprünglichen Zustand der Materie. Die Möglichkeit, die Quark-Gluon-Plasma-ähnlichen Phänomene in einem kleineren und einfacheren System wie der Kollision zwischen zwei Protonen zu isolieren, eröffnet eine völlig neue Dimension für die Untersuchung der Eigenschaften des Grundzustands, aus dem unser Universum hervorgegangen ist. ”

Die Erzeugung von Quark-Gluon-Plasma am CERN bietet Physikern die Möglichkeit, die starke Wechselwirkung zu untersuchen. Die starke Wechselwirkung ist auch als starke Kraft bekannt, eine der vier fundamentalen Kräfte im Universum und diejenige, die Quarks in Protonen und Neutronen bindet. Es ist auch eine Gelegenheit, etwas anderes zu studieren: die erhöhte Produktion von seltsamen Hadronen.

In einer köstlichen Wendung nennt das CERN dieses Phänomen „verbesserte Fremdheitsproduktion“. (Jemand am CERN hat ein Gespür für Sprache.)

Eine verstärkte Fremdheitsproduktion aus Quark-Gluon-Plasma wurde in den 1980er Jahren vorhergesagt und in den 1990er Jahren am Super Proton Synchrotron des CERN beobachtet. Das ALICE-Experiment am LHC bietet Physikern die bisher beste Gelegenheit zu untersuchen, wie Proton-Proton-Kollisionen die Fremdheitsproduktion auf die gleiche Weise wie Schwerionenkollisionen verbessern können.

In der Pressemitteilung, in der diese Ergebnisse angekündigt werden, heißt es: „Eine genauere Untersuchung dieser Prozesse ist der Schlüssel zum besseren Verständnis der mikroskopischen Mechanismen des Quark-Gluon-Plasmas und des kollektiven Verhaltens von Partikeln in kleinen Systemen.“

Ich hätte es selbst nicht besser sagen können.

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