Текущее состояние
Главная научная задача в экспериментах по столкновению ядер — изучить свойства адронного вещества при высокой температуре и давлении. Это подразумевает внимательное наблюдение за адронами, рождающимися в таких столкновениях, и извлечение отсюда условий, которые существовали в момент столкновения.
По состоянию на февраль 2012 года были обработаны данные 2010 года с относительно скромной статистикой (около 9 μb–1 на каждом из трех экспериментов ALICE, ATLAS, CMS). Общую ситуацию можно описать так:
Наше понимание процесса столкновения ядер не претерпело никаких революционных изменений. Картина столкновения, которая вырисовывается после первых данных LHC, в целом соответствует теоретическим ожиданиям. Впрочем, при детальном сравнении выявлены нестыковки, и порой существенные, которые предстоит внимательно изучать.
Более конкретно, вот выжимка из полученных результатов (подробный список см. в обзорной статье arXiv:1202.3233):
- Начальная температура кварк-глюонной плазмы оценивается в 300 МэВ (то есть около 3 триллионов градусов). Время жизни кварк-глюонной плазмы до адронизации составляет примерно 35 йоктосекунд. Объем кварк-глюонной плазмы в момент адронизации достигает 5000 кубических фемтометров. Все эти числа вполне согласуются с экстраполяциями из области меньших энергий, где есть данные коллайдера тяжелых ионов RHIC, на основе гидродинамических моделей.
- Измерения эллиптического потока позволили оценить вязкость плазмы (подробнее об эллиптическом потоке см. в новости Детектор ALICE приступил к изучению кварк-глюонной плазмы от 20.11.2010). Оказалось, что на LHC так же, как и на RHIC, кварк-глюонная плазма ведет себя практически как идеальная жидкость (то есть ее вязкость очень мала).
- Данные по кинематическим распределениям и по сортам рожденных адронов более или менее подтверждают модели адронизации кварк-глюонной плазмы, но есть несколько величин, где нестыковки серьезны. Однако прежде чем исправлять модель, желательно дождаться более точных данных 2011 года.
- Данные по рождению адронных струй и тяжелых мезонов в целом подтверждают ожидания (подробности см. в новостях Детектор ATLAS зарегистрировал дисбаланс струй в ядерных столкновениях от 30.11.2010 и Тяжелые мезоны по-разному плавятся в кварк-глюонной плазме от 3.06.2011). Однако при более детальном сравнении опять же возникают существенные расхождения, которые потребуют внимательного анализа.
Дополнительные ссылки:
- Научные результаты по ядерным столкновениям и опубликованные статьи на сайтах коллабораций: ALICE, ATLAS, CMS.
- B. Muller, J. Schukraft, B. Wyslouch. First Results from Pb+Pb collisions at the LHC // arXiv:1202.3233.