Quark-Gluon-Plasma at Brookhaven and CERN
Författare
Summary, in Swedish
Populärvetenskaplig sammanfattning
Universums byggstenar
Redan för flera tusen år sedan funderade de gamla grekerna på vad vår värld är uppbyggd av och hur den fungerar. Dessa greker är idag tyvärr döda, men deras frågor lever kvar än idag, hetare än någonsin tidigare. Vad de kanske inte hade räknat med är hur vi idag tänker finna svar på dessa frågor.
I början av 1900-talet påbörjades formuleringen av en teori för att beskriva just hur universums fundamentala partiklar beter sig, den s.k. Standardmodellen. Sedan dess har Standardmodellen visat sig vara mycket framgångsrik, både avseendet att beskriva redan kända fenomen men även i att förutspå andra. Dessvärre är modellen som den ser ut idag inte komplett. Den klarar av att beskriva den elektromagnetiska, svaga och starka kraften, men klarar t.ex. inte av att beskriva gravitationskraften. Detta och andra tillkortakommanden gör att forskning pågår för att komplettera Standard-modellen.
En del av forskningen går ut på att förstå hur kvarkar (partiklar som bygger upp t.ex. protoner och neutroner) beter sig vid mycket höga energier. Vid normala energier sitter kvarkarna ihop, antingen i par eller i trippletter. Enligt Standardmodellen gör de det eftersom en partikel som kallas gluon håller ihop kvarkarna på ett sätt som kan liknas vid hur en fjäder håller ihop två kulor. Det man vill undersöka är hur kvarkarna och gluonerna beter sig vid höga energier, där dessa tänkta fjädrar har släppt, i ett tillstånd som kallas kvarkgluonplasma (förkortat QGP på engelska).
Hur undersöker man kvarkgluonplasmat?
För att skapa detta högenergetiska tillstånd, då kvarkar och gluoner bildar ett plasma, krävs att atomkärnor accelereras till hastigheter nära ljusets innan de kolliderar med varandra. För tillfället är det endast två acceleratorer i världen som klarar av detta, RHIC vid BNL och LHC vid CERN. Vid RHIC, som togs i bruk några år tidigare än LHC, har man lyckats skapa QGP och undersöka det. Man har bland annat kommit fram till att det beter sig som en vätska istället för en gas som man väntade sig. Under de kommande åren kommer energierna vid LHC att kraftigt överstiga de man kan uppnå vid RHIC. Om något nytt fenomen kommer att upptäckas tack vare detta återstår att se.
Det jag har gjort under kursens gång är att skriva ett arbete. I de första delarna av detta arbete, har jag fokuserat på delar av Standardmodellen och teori för partikelkollisioner som är nödvändiga för att förstå QGP och experimenten för att skapa detta. I de senare delarna diskuteras QGP, resultaten hittills och experimenten.
Universums byggstenar
Redan för flera tusen år sedan funderade de gamla grekerna på vad vår värld är uppbyggd av och hur den fungerar. Dessa greker är idag tyvärr döda, men deras frågor lever kvar än idag, hetare än någonsin tidigare. Vad de kanske inte hade räknat med är hur vi idag tänker finna svar på dessa frågor.
I början av 1900-talet påbörjades formuleringen av en teori för att beskriva just hur universums fundamentala partiklar beter sig, den s.k. Standardmodellen. Sedan dess har Standardmodellen visat sig vara mycket framgångsrik, både avseendet att beskriva redan kända fenomen men även i att förutspå andra. Dessvärre är modellen som den ser ut idag inte komplett. Den klarar av att beskriva den elektromagnetiska, svaga och starka kraften, men klarar t.ex. inte av att beskriva gravitationskraften. Detta och andra tillkortakommanden gör att forskning pågår för att komplettera Standard-modellen.
En del av forskningen går ut på att förstå hur kvarkar (partiklar som bygger upp t.ex. protoner och neutroner) beter sig vid mycket höga energier. Vid normala energier sitter kvarkarna ihop, antingen i par eller i trippletter. Enligt Standardmodellen gör de det eftersom en partikel som kallas gluon håller ihop kvarkarna på ett sätt som kan liknas vid hur en fjäder håller ihop två kulor. Det man vill undersöka är hur kvarkarna och gluonerna beter sig vid höga energier, där dessa tänkta fjädrar har släppt, i ett tillstånd som kallas kvarkgluonplasma (förkortat QGP på engelska).
Hur undersöker man kvarkgluonplasmat?
För att skapa detta högenergetiska tillstånd, då kvarkar och gluoner bildar ett plasma, krävs att atomkärnor accelereras till hastigheter nära ljusets innan de kolliderar med varandra. För tillfället är det endast två acceleratorer i världen som klarar av detta, RHIC vid BNL och LHC vid CERN. Vid RHIC, som togs i bruk några år tidigare än LHC, har man lyckats skapa QGP och undersöka det. Man har bland annat kommit fram till att det beter sig som en vätska istället för en gas som man väntade sig. Under de kommande åren kommer energierna vid LHC att kraftigt överstiga de man kan uppnå vid RHIC. Om något nytt fenomen kommer att upptäckas tack vare detta återstår att se.
Det jag har gjort under kursens gång är att skriva ett arbete. I de första delarna av detta arbete, har jag fokuserat på delar av Standardmodellen och teori för partikelkollisioner som är nödvändiga för att förstå QGP och experimenten för att skapa detta. I de senare delarna diskuteras QGP, resultaten hittills och experimenten.
Avdelning/ar
Publiceringsår
2011
Språk
Engelska
Fulltext
Dokumenttyp
Examensarbete för kandidatexamen
Ämne
- Physics and Astronomy
Handledare
- Evert Stenlund