Az Ősrobbanás utáni első ezredmásodperc anyagát, a kvark-gluon plazmát tanulmányozó RHIC részecskegyorsító 2022-ben az egyforma irányba forgatott perdülettel rendelkező protonok ütközéseit vizsgálja, hogy az alkotóelemek szerepének régóta keresett titkát megfejthessék. Az ELTE kutatói többek között az adatfelvételbe csatlakoztak be.

A Relativisztikus Nehézion-ütköztető több kilométeres gyűrűiben hatalmas energiára gyorsított atommagokat ütköztetnek egymással. Nagy atommagok (nehézionok) ütközésekor az őket alkotó protonok és neutronok megolvadhatnak, egy új, utoljára a világegyetem születésekor jelenlévőhöz hasonló közeget, a kvark-gluon plazmát, avagy kvarkanyagot létrehozva.

De mi történik protonok ütközésekor? Ekkor is létrejön-e a kvarkanyag? És vajon a proton alkotóelemei milyen kölcsönhatási energia esetén milyen szerepet játszanak a folyamatban? Mekkora hányadát hordozzák a proton energiájának az egyes összetevők? A kísérletek során ezekre a kérdésekre keresik a választ a kutatók.

Mint írják, a RHIC 2022-ben polarizált (azaz egyirányba forgatott perdületű) protonok ütközéseit vizsgálja. Ehhez igen különleges berendezésekre van szükség, többek között úgynevezett szibériai kígyókra, amelyek be tudják forgatni a protonok perdületét a megfelelő irányba. Ha látják a kutatók, hogy a protonok ütközése során merre repülnek ki a részecskék, akkor fény derül arra, hogy a proton alkotóelemei hogyan járulnak hozzá a teljes proton perdületéhez - ami egy lassan száz éve fennálló rejtély.

Az adatfelvételt a résztvevő kutatók végzik, feladatuk a gyorsító irányításával való kommunikáció, a kísérlet berendezéseinek (detektorainak) folyamatos figyelése, a kis- és nagyfeszültségű rendszerek irányítása, az adatfelvétel elindítása és leállítása, illetve a több megawattos teljesítményű szupravezető mágnesek kezelése. A kísérletek folyamatosan zajlanak, a kutatók napi három műszakban váltják egymást, ötfős csapatokat alkotva.

Az ELTE STAR-Magyarország kutatócsoportjának tagjai - Csanád Máté, Kincses Dániel, Ayon Mukherjee, Nagy Márton és Tripathy Srikanta - 2022 folyamán személyesen és online is bekapcsolódtak a mérésekbe.

Az ELTE-csoport az Event Plane Detektor (Eseménysík Detektor) beüzemelésében is részt vett, ez volt az új fejlesztések első lépcsője. A továbbiakban az adatok elemzését végzik, különös tekintettel a femtoszkópiai mérésekre.

"Érdekes és fontos időszak ez a STAR kísérlet életében. Lezárult az erős kölcsönhatás fázisdiagramjának feltérképezésére irányuló adatfelvétel, és megkezdtük ezen adatok elemzését. Ezzel párhuzamosan pedig elindult a STAR előreszórást vizsgáló programja, amelynek során proton-proton és mag-mag ütközéseket is elemzünk majd. A RHIC előbbiben egyedülálló a világon: kizárólag itt tudják ultra-relativisztikus energiájú polarizált protonok ütközéseit vizsgálni. Nemsokára beindul a RHIC-nél az sPHENIX kísérlet is, az után pedig a gyorsító átalakítása következik, a távlati tervek középpontjában ugyanis egy elektron-atommag ütköztető megépítése áll" - számolt be a közleményben Csanád Máté, az ELTE Atomfizikai Tanszékének egyetemi docense, a RHIC-Magyarország kutatócsoport vezetője.