antyhipertryton


Fizyka cząstek elementarnych przypomina egzotyczne ZOO. Oto kolejny nabytek: antyhipertryton.
W eksperymencie STAR, prowadzonym w zderzaczu ciężkich jonów RHIC w Nowym Jorku, odkryto nietypową cząsteczkę antymaterii – antyhipertryton.
Tryton to jądro jednego z izotopów wodoru – trytu.  Tryt zwany też radiowodorem jest nietrwałym izotopem wodoru, którego jądro (tryton) składa się z jednego protonu i dwóch neutronów. Oznaczany jest symbolem 3H lub T.
Odkryta cząsteczka składa się natomiast z antyprotonu, antyneutronu oraz hiperonu antylambda (hiperony to jedna z grup ciężkich cząstek). Ostatni ze składników powoduje, że mamy do czynienia z hiperjądrem, a nie ze zwykłym jądrem atomowym. Antyprotony i antyneutrony odkryto w laboratoriach w latach 50. XX w. W tym samym dziesięcioleciu wytworzono w akceleratorach zwykłe hiperjądra, w których jeden lub dwa neutrony są zastąpione hiperonem lambda (lub innym).
Sukcesem projektu STAR jest wytworzenie antyhiperjąder. W sumie udało się wytworzyć około 70 antyhipertrytonów i 160 hipertrytonów  z 100 milionów kolizji. Ponieważ naukowcy dysponują coraz większą ilością danych, spodziewają się znaleźć dzięki STAR nawet cięższe hiperjądra i hiperjądra antymaterii. Planowana modernizacja detektora STAR pozwoli prowadzić bardziej precyzyjne badania nad proporcjami powstających w wyniku zderzeń różnych gatunków materii i antymaterii, a wyniki tych badań rzucą nowe światło na podstawowe pytania z dziedziny fizyki, astrofizyki i kosmologii, w tym składu umierających gwiazd, gdy materia gwiazdy jest wyrzucana w przestrzeń podczas eksplozji supernowej, a także pomogą wyjaśnić  stosunek materii i antymaterii we wczesnym Wszechświecie.
STAR to jedyny eksperyment, który mógł wykryć hiperjądra antymaterii. Szukaliśmy ich od początku działania RHIC. Odkrycie otwiera drzwi do nowych wymiarów antymaterii, które pomogą astrofizykom zbadać historię materii do milionowych części sekundy po Wielkim Wybuchu” – komentuje odkrycie Nu Xu z Berkeley Lab’s Nuclear Science Division.

RHIC, czyli Relatywistyczny Zderzacz Ciężkich Jonów (Relativistic Heavy Ion Collider), działa w DOE’s Brookhaven Nacional Laboratory w Nowym Jorku w Stanach Zjednoczonych. Został zaprojektowany do zderzania ze sobą ciężkich jąder atomowych, takich jak jądra złota. W lutym 2010 udało się tam utworzyć plazmę kwarkowo-gluonową w temperaturze ok. 4 bilionów Kelwinów. Energia zderzenia oraz gęstość materii są tak wysokie, że protony i neutrony w jądrach są niszczone i na krótką chwilę powstaje plazma kwarkowo-gluonowa, w której kwarki oraz gluony – które silnie wiążą się ze sobą kwarki w niższych temperaturach – mogą poruszać się swobodnie. Materia w takim stanie występowała w początkowym okresie po Wielkim Wybuchu. W miarę stygnięcia plazmy kwarkowo-gluonowej, tworzące ją składniki łączą się na różne sposoby.  Kwarki i antykwarki istnieją w plazmie kwarkowo-gluonowej w równej liczbie, więc cząstki, które z niej kondensują to nie tylko „zwykła” materia, ale też różne formy antymaterii.
W ramach eksperymentu STAR współpracują 54 instytuty z 13 krajów, w tym Politechnika Warszawska.

, , , ,