Male kapljice savršene tekućine

U sudarima ultra-relativističkih teških iona, moguće je stvoriti kvark-gluon plazmu, stanje u kojem je gustoća energije tolika da se nukleoni „tope“ na svoje sastavne dijelove – kvarkove i gluone. Eksperimenti provedeni na Relativističkom sudarivaču teških iona (RHIC) u SAD-u, te na Velikom hadronskom sudarivaču (CERN), razotkrili su i brojna zanimljiva svojstva kvark-gluon plazme, od kojih je svakako jedno od najznačajnih to da se ona ponaša poput savršene tekućine. Drugim riječima, kvark-gluon plazma ponaša se kao tekućina vrlo niske viskoznosti i njena su svojstva dobro opisana hidrodinamičkim modelima. Nedavno su eksperimenti na LHC-u objavili evidencije o postojanju kvark-gluon plazme i u sudarima lakih projektila, poput proton-proton sudara, što je iznenađujuće obzirom na malu gustoću energije koja se u takvih sudarima postiže.

Ovaj rad PHENIX kolaboracije objavljuje nove dokaze o postojanju kvark-gluon plazme u sudarima p+Au, d+Au i ³He+Au. Provedena istraživanja koriste jedinstveno svojstvo RHIC sudarivača da sudara ione zlata sa lakim projektilima koji imaju jednu komponentu (proton), dvije komponente (deuteron) ili tri komponente (³He). Obzirom na različitu geometriju ovih projektila, na samom početku sudara stvara se različit gradijent pritiska čestica. Upravo zbog niske viskoznosti taj se pritisak prenosi i na konačno stanje i određuje kako se produkti raspoređuju u detektoru (vidi sliku).  Opažanja se izvrsno podudaraju sa hidrodinamičkim modelima evolucije kvark-gluon plazme, a opovrgavaju neke alternativne modele, čime se može zaključiti da i u ovim sudarima (a ne samo u sudarima teških iona) nastaju male kapljice savršene tekućine!  

https://www.nature.com/articles/s41567-018-0360-0

Slika pokazuje kako se inicijalna geometrija sudara (gore) reflektira na raspodjelu čestica opaženih u detektoru (dolje). Autor: J. Orjuela Koop, University of Colorado, Boulder