Un rilevatore di particelle di recente sviluppo ha superato con successo il test della "candela standard" ed è ora pronto ad analizzare i resti del Big Bang, comunemente chiamati "cenice".
Il Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) del Brookhaven National Laboratory di Upton, New York, ospita attualmente uno sviluppo emozionante. Il detector SPHENIX, uno strumento all'avanguardia, sta scontrando particelle e dovrebbe continuare a farlo per diversi mesi ancora.
Alla guida del gruppo sperimentale SPHENIX c'è Gunther Roland, professore di fisica al Massachusetts Institute of Technology (MIT). La ricerca del team si concentra sulla comprensione del fugace plasma di quark e gluoni (QGP), uno stato della materia che è esistito per un brevissimo periodo dopo il Big Bang e che è una "sopa" di quark e gluoni liberi.
Il QGP non dura a lungo, esistendo solo per un sextillionth di secondo. Durante la sua breve esistenza, ha una temperatura di molti trilioni di gradi e si comporta come un "fluido perfetto" invece che come una raccolta di particelle casuali. La ricerca del team mira a scoprire processi rari che potrebbero fornire informazioni sulla densità del QGP, sulla diffusione delle particelle attraverso la materia ultra-dense e sull'energia necessaria per legare insieme diverse particelle.
Uno degli aspetti chiave della ricerca del team è il test della candela standard. Questo comporta la misurazione precisa del numero di particelle create quando due ioni d'oro si scontrano a velocità prossime a quella della luce e la valutazione dell'energia collettiva di queste particelle. Durante una serie di collisioni frontali, il team ha scoperto che 10 volte più particelle sono state create e queste particelle avevano 10 volte l'energia di quelle generate durante una collisione laterale.
Il detector SPHENIX, in grado di catturare e misurare 15.000 collisioni di particelle al secondo, ha superato un test chiave chiamato "candela standard" per tre settimane durante l'autunno del 2024. Questo test ha dimostrato che il detector è pronto per misurare le proprietà del QGP. Il detector funziona come una enorme fotocamera 3D, tracciando il numero di particelle prodotte in queste collisioni, le loro energie e persino le loro traiettorie.
Inoltre, il team SPHENIX sta studiando la possibilità che minuscoli "primordiali" buchi neri creati nel Big Bang possano essere cresciuti rapidamente fino a dimensioni supermassive. Il team ha rilevato il più massiccio evento di fusione di buchi neri mai visto, uno che è "proibito" dai modelli attuali. Questa scoperta potrebbe potenzialmente rivelare quali erano le condizioni nell'universo nei suoi primi microsecondi.
La ricerca del team è stata pubblicata nell'edizione di agosto del Journal of High Energy Physics, ulteriormente consolidando la posizione del team SPHENIX all'avanguardia della ricerca di fisica delle particelle. Il RHIC, il secondo acceleratore di particelle più potente del mondo, dopo il Large Hadron Collider (LHC), continua ad essere un faro di scoperte scientifiche, grazie in parte ai instancabili sforzi del team SPHENIX.
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