Annonceinfo

Kvarksuppe kogt ved 4 billioner grader

Et sammenstød mellem to atomer skabte en temperatur på fire billioner grader – og kan potentielt forklare, hvad det er, der holder universet sammen.

Emner: ,

Indtil LHC'en hos CERN er helt oppe og køre, er det 'Relativistic Heavy Ion Collider' (RHIC) på Long Island i USA, der er den kraftigste partikelaccelerator i verden.

Den position blev slået yderligere fast i februar måned, da fysikerne ved RHIC præsenterede, hvad der skete, da de bragede guldatomer sammen tilbage i 2005.

I en kollision mellem to ioner opstod der en enormt høj temperatur. Den var på 4 billioner - altså 4.000 milliarder - grader celsius. Det er 250.000 gange så varmt som i hjertet af solen.

Men temperaturen er ikke i sig selv målet. Målet er at finde ud af, hvad det var, som skabte denne temperatur.

Temperaturen viser kvarksuppe

Teorien er, at den temperatur, de nu har målt, blev udsendt fra et såkaldt kvark-gluon-plasma, som opstod, da atomkernerne kolliderede med hinanden.

»Forestil dig, at to biler støder så hårdt sammen, at de holder op med at være biler, og blot bliver til en ødelagt klump. Det er det man forsøger at gøre i sådanne partikelkollisioner: at ødelægge kernerne, så de bliver til noget andet,« forklarer Bjørn Samset, partikelfysiker ved Universitet i Oslo.

I en atomkerne finder man neutroner og protoner, som igen er sat sammen af kvarker og gluoner. Hvis kollisionerne gennemføres med tilstrækkelig stor kraft, vil neutronerne og protonerne splittes, og kvarkerne og gluonerne vil i et kort øjeblik flyde rundt på egen hånd.

Det er denne tilstand, som kaldes kvark-gluon-plasma.

Her er RHIC's egen video om eksperimenterne:

Det var i denne maskine, kaldet PHENIX, at guld-ionerne bragede sammen i 2005. (Foto: Brookhaven National Laboratory)

Forskerne har længe haft en teori om, at dette plasma ville opstå i en sådan situation, men det har ikke været så let at vise, at det faktisk var lykkedes at skabe det.

Denne temperaturmåling er en vigtig indikator for, at de nu faktisk har gjort det:

»Vi ved, at ved temperaturer over en vis grænse, findes der ikke atomkerner længere - så er de blevet til noget andet. Og den temperatur, som forskerne ved RHIC rapporterer om, er langt over den grænse,« fortæller Samset.

»De ser det som en klar indikation på, at det er lykkedes at skabe denne kvarksuppe.«

Endnu tættere på Big Bang

Lige efter Big Bang, da universet var utrolig lille og utrolig tæt, eksisterede stof kun i et sådant plasma. Det var senere, da universet havde udvidet sig lidt, at kvarkerne og gluonerne fandt sammen og dannede atomkerner - som blev til stjerner og planeter.

Det at skabe kvark-gluon-plasma i eksperimenter kan derfor potentielt skubbe vores viden om universets oprindelse endnu nogle mikrosekunder tættere på begyndelsen.

»Vi ved ganske meget om hvad der skete efter at universet havde udvidet sig tilstrækkeligt til at der blev dannet atomkerner, men ikke så meget om, hvordan det var, inden dette skete - altså da kvarkerne og gluonerne flød frit omkring,« fortæller Samset.

»Med viden om denne plasma kan vi tolke andre ting vi kender bedre.«

Gluon-malstrøm kan forklare vægtproblem

For eksempel kan disse eksperimenter være et skridt på vejen til at forstå, hvorfor universet har den masse, det har.

Temperaturen på solen er det rene vand i forhold til hvad, der blev målt på Long Island. (Foto: NASA)

Forskerne forstår nemlig ikke, hvorfor atomkerner er så tunge (relativt set) som de er. Summen af vægten af kvarkerne og gluonerne i kernen kommer nemlig ikke i nærheden af massen i atomkernen.

Det findes altså noget 'ekstra', som skaber masse.

Tanken er, at det er kernekraften - altså den kraft som virker mellem partiklerne i atomkernerne - som skaber denne masse.

»Hvad denne kraft er, har vi egentlig ingen god forståelse af,« fortæller Samset.

»En teori er, at kraften skabes ved at gluonerne spinner på en helt speciel måde, og danner det man kunne kalde en 'gluon-malstrøm'. Det er ganske abstrakte ting, men tanken er, at denne malstrøm skaber kraften, og at effekten af den kan måles i eksperimenterne ved RHIC.«

»Disse forsøg beviser ikke teorien - dertil skal der utrolig mange forsøg og eksperimenter til - men målingerne af kvark-gluon-plasma kan være en indikation på at målinger af gluon-malstrømmen kan være den rigtige vej at gå, for at forstå kernekraften.«

Resultaterne fra RHIC vil blive præsenteret i tidsskriftet 'Physical Review Letters'.

© forskning.no. Oversat af Johnny Oreskov

SV:SV:Forstår videnskaben naturen rigtig?

Videnskaben sætter masse ækvivalent med energi, efter Einsteins liging E = m x c².
Men i denne ligning kan masse ikke være ækvivalent med energi, for så kunne m byttes ud med E (E = E x c²) og så virker ligningen ikke længere logisk - vel.
Derfor må videnskaben forholde sig til tingene på en fornuftig måde.

Lars du begår to fejl.For det første benytter du den populærvidenskabelige formel E = m x c².Den korrekte formel er imidlertid E² = (p x c)² x (m x c²)²Desuden erstatter du - pga. misforståelse af udtrykket om at energi er en masseækvivalent - m med E.I virkeligheden skal du i den populærvidenskabelige formel erstatte hele (m x c²) med E, så ligningen bliver E = E.Energi og masse er ækvivalent via c²; masse kan omsættes til energi og energi til masse, men kun ved at multiplicere hhv. dividere med c².

Det er fuldstændig rigtigt det du skriver John, næsten - for er energi ækvivalent med massen via c², så er massen jo heller ikke ækvivalent med energi, som du gerne vil have, at den er. Der skal med andre ord et moment (en bevægelse af massen) til, før massen kan sættes ækvivalent med energi.
Så ud fra de af dig fremførte videnskabelige formler bliver vi mindet om, at massen er et selvstændigt element i den universelle natur og dens fysik.
Et element videnskaben har så svært ved at vedkende sig.
Men går vi ned i de få elementer den universelle natur består af, så er der tre kræfter med tilhørende kraftfelter (den elektriske, den magnetiske og tyngdekraften) og så masseelementet. Mere behøves der ikke, for at kunne få hele den universelle natur til at fungere.
Alle former for elementarpartikler, lige fra elektroner og protoner, til mesoner og kvarker, de kan alle omdannes til elektromagnetisk stråling, som i sig har den elektriske, den magnetiske og tyngdekraftens kraftfelter.
I det universelle hav af masseelementer bevæger disse strålingsfelter sig rundt og skaber diverse elementarpartikler, også dem vi består af.
Naturvidenskaben arbejder ihærdigt på at forstå denne umådelige spændende verden, som det universelle rums uendelige horisonter og elementarpartiklernes mikroverden er. Men videnskaben kender uhyre lidt til denne verden, i forholdet til hvad den faktisk indeholder af spændende fænomener og elementer.
Tag blot astrovidenskabens opfattelse omkring de fjerne galakser, der befinder sig 10 mia. lysår borte. Dem ved videnskaben hovedsageligt består af brint og helium, for det fortæller galaksernes spektrale billede. Men kan vi være helt sikre på, at det spektrale billede ikke har forandret sig gennem de 10 milliarder af år lyset har været undervejs. Det blev både rødforskudt og svækket i sin lysstyrke. Kan vi være helt sikre på, at spektrallinjerne ikke over tid forsvinder fra lyset og på den måde gør lysets information mangelfuld.
Hvordan vil mælkevejens nuværende spektrale billede se ud, når det har tilbagelagt 10 mia. lysår, er blevet rødforskudt og fået en uhyre lav lysstyrke. Mon lyset fra mælkevejen stadigvæk vil have alle sine spektrale linjer intakt? jeg tror det ikke.
Derfor forholder jeg mig uhyre skeptisk over for dele af de observationer der er gjort, ikke fordi observationerne fortæller noget forkert, men fordi observationerne ikke nødvendigvis fortæller hele sandheden om dette og hint objekt.
Vi skal ikke blot tage det observerede for værende sandheden af det observerede, fordi der er så mange ukendte faktorer der kan gribe ind og ændre det observerdes billede, så det billede vi ser for os, langt fra er et sandt billede af det observerede.
Når videnskaben tager noget der er observeret som værende et faktisk billede, så vil jeg på ingen måde tro på videnskaben, lige med det samme, fordi jeg ved, at meget af det vi ser omkring os, er billeder der kan være forvringet og dermed viser et forkert billede af det observerede.
Desværre synes jeg, at meget videnskab, især inden for atronomi og kernefysik, glemmer at se tingene fra andre synsfelter end lige deres eget (vores synsfelt). Det skal ikke dermed siges, at mit syn på tingene er bedre end deres, på ingen måde, jeg synes blot at videnskabens folk har uhyre svært ved at sætte sig uden for deres eget synsfelt og se verden fra andre synsvinkler.
Eksempelvis kunne videnskaben forsøge at sætte sig i kvarkernes sted. Mon de vil opleve 4 billioner grader på samme måde som vi gør det - jeg tror det ikke. Jeg fornemmer at kvarkerne opfatter det på en helt anden måde , men hvordan - ja, det kunne jo være en kærkommen opgave for fysikerne at finde ud af det, dersom det er muligt.
Med venlig hilsen
Lars Kristensen

- og ups!

For:E² = (p x c)² x (m x c²)²
læs: E² = (p x c)² + (m x c²)²

Præcisering

p x c er formlen for en masseløs partikels energi (fx et foton).
p er partiklens moment.

SV:Forstår videnskaben naturen rigtig?

Videnskaben sætter masse ækvivalent med energi, efter Einsteins liging E = m x c².
Men i denne ligning kan masse ikke være ækvivalent med energi, for så kunne m byttes ud med E (E = E x c²) og så virker ligningen ikke længere logisk - vel.
Derfor må videnskaben forholde sig til tingene på en fornuftig måde.

Lars du begår to fejl.For det første benytter du den populærvidenskabelige formel E = m x c².Den korrekte formel er imidlertid E² = (p x c)² x (m x c²)²Desuden erstatter du - pga. misforståelse af udtrykket om at energi er en masseækvivalent - m med E.I virkeligheden skal du i den populærvidenskabelige formel erstatte hele (m x c²) med E, så ligningen bliver E = E.Energi og masse er ækvivalent via c²; masse kan omsættes til energi og energi til masse, men kun ved at multiplicere hhv. dividere med c².

Forstår videnskaben naturen rigtigt?

Hej Lars
Jeg beundrer din insisteren på selvstændig tænkning (jeg frygter at der er megen gåsegang blandt sagkyndige for hvis man afviger skal man jo pludselig være ekstremt precist formuleret!), samt din overbevisning om at naturvidenskaben må være forståelig for os mennesker. Tak fordi du gider skrive så også vi almindelige arbejdere kan få lidt mere indsigt og gøre os vores egne tanker.
Hilsen Tommy

Forstår videnskaben naturen rigtig?

Videnskaben sætter masse ækvivalent med energi, efter Einsteins liging E = m x c².
Men i denne ligning kan masse ikke være ækvivalent med energi, for så kunne m byttes ud med E (E = E x c²) og så virker ligningen ikke længere logisk - vel.
Derfor må videnskaben forholde sig til tingene på en fornuftig måde.
Når en stofmasse eksempelvis annihilerer til stråling, så siger man, at stofmassen er omdannet til energi, men hvis det er rigtigt, så må en foton jo have en masse, for når stofmassen er omdannet til E, så er massen m blevet påført en hastighed der er c² som jo er fotonen og så er det pludselig til at føle på og ikke mindst at forstå.
Skulle fotonen ingen masse have, så er det noget andet i rummet der besidder massen, men hvor massen så ikke bliver flyttet og hvor energien i stedet for er et energimoment (stråling) der flytter rundt på masseelementet i rummet, uden at det egentlig flytter med strålingen. Ligesom vandpartiklerne heller ikke flytter med bølgen, når en bølge bevæger sig henover vandoverfladen.
Nu består strålingen af kraftfelter og når strålingen har bevæget sig langt og længe, vil strålingen være så rødforskudt, at dens energiniveau er så lavt, at en elementpartikel vil kunne vekselvirke med den og gøre strålingen til et stående kraftfelt omkring sig. Dette stående kraftfelt og elementarpartiklen, vil i det næsten 0 grader Kelvin kolde rum og i det meget svage tyngdefelt, opføre sig anderledes end vi normalt vil opfatte tingene som.
Her vil det første spæde "spadestik" til en ny elementarpartikel blive gjort. Det stående energifelt omkring partiklen slår knuder på sig selv og begynder at danne de første små elementarpartikler (kvarker) og efterhånden som flere kvarker svæver rundt om elementarpartiklen, gør de sig anstrengelser i at forene sig til en ny og større elementarpartikel og pludselig er partiklen bliver så stor at den mister fodfæstet til sin værtspartikel og bliver en selvstændig elementarpartikel.
Sådan kunne de tænkes at være, at elementarpartikler opstår.
Hvordan elementarpartiklen får masse, det er en lidt anden historie.
Her skal vi se på et andet og anderledes element i universet, end kraftfelter, nemlig et masseelement. Et masseelement der er helt fri for kraftfelter og som kun er masse. Dette masseelement kan blive indfanget af de kraftfelter elementarpartiklerne dannes ved hjælp af og derved blive til en træg masse hos elementarpartiklen.
Nu står der i overstående artikel, at tre kvarker ikke har masse nok til at give en protons eller en neutrons masse, hvad er meget logisk, da der - for at de tre kvarker kan blive en proton eller neutron - skal være et kraftfelt i forbindelse med dem, som jo netop vil kunne indfange den mængde masseelement der skal til, for at en proton eller neutron kan få den tilsigtet masse.
Men jeg skal da gerne indrømme, at der på ingen måde er nogen som helst videnskabelig dokumentation, for at denne idé eller hypotese om partikelskabelse, er mulig. Men der er flere mulige indicier for at det kan lade sig gøre.
I acceleratorer lader det til at elementarpartikeler forøger deres masse, jo højere hastighed de påføres og jo mere energi de påføres - som partiklerne vil opfatte som værende energisvag på grund af deres hastighed - og når så de rammer target frigøres der masser af elementarpartikler, som udmærket kan være opstået lang tid før selve sammenstødet med target.
Dernæst er der tilsyneladende masseansamlinger i galaksernes lavenergiområder, der ikke er observerbart i elektromagnetisk stråling og som ser ud til at udgøre en stor del af galaksers og galaksehobes masse. Når der i disse lavenergiområder sker en partikelskabelse som ovenstående, så vil det være svært for elementarpartikler med disse stående kraftfelter af vekselvirke med elektromagnetisk stråling, da den mest energisvage stråling indgår i partikelskabelsen og på den måde skaber en slags stealth agtig overflade.
Med venlig hilsen
Lars Kristensen

Log ind eller opret konto for at skrive kommentarer

Seneste fra Miljø & Naturvidenskab

Det læser andre lige nu

Spørg Videnskaben

Abonner på vores nyhedsbrev

Når du tilmelder dig, deltager du i konkurrencen om lækre præmier.

Mest sete video

Seneste blogindlæg