वैज्ञानिकों ने ब्रह्मांड के सबसे गर्म तरल का नक्शा बनाया, पाया कि त्वरण मूल रूप से एक बड़ी बात है

जब परमाणु नाभिक प्रकाश की गति के लगभग बराबर गति से टकराते हैं, तो वे संक्षिप्त रूप से क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा बनाते हैं, जो पदार्थ की एक बेतुकी गर्म अवस्था है जहाँ क्वार्क और ग्लूऑन स्वतंत्र रूप से घूमते हैं। यह चीज़ लगभग पूर्ण तरल की तरह व्यवहार करती है और वैज्ञानिकों को बिग बैंग के तुरंत बाद की स्थितियों के समान झलक देखने की अनुमति देती है। शोधकर्ताओं ने प्लाज्मा के नाटकीय घूमने और उसके शक्तिशाली विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों को देखने में काफी समय बिताया है, लेकिन इसके त्वरण पर? मुश्किल से एक नज़र। यह शर्म की बात है, क्योंकि त्वरण ही है जो आग के गोले को इतनी तेज़ी से फैलाता है - हाइड्रोडायनामिक्स में, यह वोर्टिसिटी की तरह ही मौलिक है, जैसे विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र दोनों विद्युत चुंबकत्व के लिए आवश्यक हैं।

फुडान विश्वविद्यालय के भौतिकविदों यू-गैंग मा और ज़ू-गुआंग हुआंग के नेतृत्व में एक टीम ने यह मैप करने का फैसला किया कि इस प्लाज्मा के अंदर त्वरण कैसे बनता और बदलता है। उन्होंने दो लोकप्रिय कण परिवहन मॉडल, AMPT और UrQMD, को गाऊसी स्मियरिंग विधि के साथ जोड़ा। यह तरकीब व्यक्तिगत कण वितरण को निरंतर ऊर्जा, संवेग और वेग क्षेत्रों में बदल देती है, जिससे वे प्लाज्मा को गति में तरल के रूप में मान सकते हैं। फिर उन्होंने 3.5 GeV से लेकर 2.76 TeV तक की टक्कर ऊर्जाओं में त्वरण को ट्रैक किया।

"त्वरण केवल एक गतिज विवरण नहीं है - यह QCD पदार्थ के थर्मोडायनामिक नियंत्रण पैरामीटर के रूप में कार्य कर सकता है," प्रोफेसर हुआंग ने कहा, संभवतः अपना चश्मा समायोजित करते हुए।

सिमुलेशन से पता चला कि कम और उच्च दोनों टक्कर ऊर्जाओं पर चरम उचित त्वरण कई सौ MeV तक पहुँच सकता है। सबसे मजबूत अनुप्रस्थ त्वरण हमेशा बाहर की ओर इशारा करता है और आग के गोले के बाहरी किनारे के पास छिपा रहता है। क्यों? क्योंकि दबाव वहाँ तेज़ी से गिरता है जबकि एन्थैल्पी घनत्व कम रहता है। सापेक्षतावादी यूलर समीकरण के अनुसार, ये दो कारक एक दूसरे को सुदृढ़ करते हैं और त्वरण को बढ़ाते हैं। तो किनारा मूल रूप से एक त्वरण हॉटस्पॉट है, जो बचने के लिए एक शानदार जगह की तरह लगता है।

लेकिन प्लाज्मा सभी ऊर्जाओं पर एक जैसा व्यवहार नहीं करता है। कम ऊर्जाओं पर, परमाणु रोक शुरू में चीजों को धीमा कर देती है, जिससे 500 MeV तक का मंदन उत्पन्न होता है। अति-सापेक्षतावादी ऊर्जाओं पर, नाभिक एक दूसरे के माध्यम से इतनी तेज़ी से गुजरते हैं कि वे नए प्लाज्मा को संक्षिप्त, तीव्र त्वरण स्पंदनों में खींच लेते हैं। और क्योंकि सबसे मजबूत त्वरण सीमा के साथ रहता है, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि नाभिक आमने-सामने या कोण पर टकराते हैं - प्रभाव समान होता है। तो नाटकीय टक्करों के लिए बहुत कुछ।

त्वरण प्लाज्मा को इधर-उधर ले जाने के अलावा और भी बहुत कुछ कर सकता है। उनरुह प्रभाव के माध्यम से, एक त्वरित पर्यवेक्षक खाली स्थान को गर्म स्नान के रूप में देखेगा। कई सौ MeV का त्वरण QCD संक्रमण तापमान के पास तापमान जैसा हो सकता है। इसका मतलब है कि त्वरण QCD पदार्थ की चरण संरचना में एक नया "त्वरण अक्ष" जोड़ सकता है, जो संभावित रूप से चिरल संक्रमण और क्वार्क कारावास संक्रमण दोनों को प्रभावित कर सकता है। यह परिवहन प्रभाव भी उत्पन्न कर सकता है और कण स्पिन संरेखण को प्रभावित कर सकता है, जो वोर्टिसिटी प्रभावों का पूरक होगा और RHIC और LHC पर देखे गए अजीब स्पिन व्यवहार को समझाने में मदद कर सकता है।

शोधकर्ता अपनी गणनाओं में अधिक यथार्थवादी हाइड्रोडायनामिक विकास को शामिल करने की योजना बना रहे हैं। वे प्रयोगात्मक संकेतों को खोजने की भी उम्मीद करते हैं - जैसे हाइपरॉन स्पिन ध्रुवीकरण में पैटर्न - जो त्वरण की उंगलियों के निशान को प्रकट कर सकते हैं। गैर-जड़त्वीय क्वांटम प्रभावों को मापने योग्य कण व्यवहार से जोड़कर, यह काम मजबूत अंतःक्रिया द्वारा शासित पदार्थ का अध्ययन करने के लिए एक नया रास्ता खोलता है।

"जिस तरह तापमान और घनत्व पदार्थ के चरण आरेख को परिभाषित करते हैं, त्वरण उस आरेख का एक नया अक्ष खोल सकता है," प्रोफेसर हुआंग ने कहा। "क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा के इस छिपे हुए आयाम का मानचित्रण करके, हम गैर-जड़त्वीय क्वांटम प्रभावों को हस्ताक्षरों में बदलने की उम्मीद करते हैं जिन्हें प्रयोग वास्तव में माप सकते हैं।" दूसरे शब्दों में, वे एक सैद्धांतिक जिज्ञासा को कुछ ऐसा बना रहे हैं जिसे आप वास्तव में कोलाइडर में देख सकते हैं, जो सुनने में जितना लगता है उससे कहीं अधिक अच्छा है।