Atom çekirdekleri neredeyse ışık hızında birbirine çarptığında, kısaca kuark-gluon plazması oluştururlar; kuarkların ve gluonların serbestçe dolaştığı, absürt derecede sıcak bir madde hali. Bu madde neredeyse mükemmel bir sıvı gibi davranır ve bilim insanlarının Büyük Patlama'dan hemen sonraki koşullara benzer koşullara bakmasını sağlar. Araştırmacılar plazmanın dramatik girdaplarına ve güçlü elektromanyetik alanlarına bakmak için bolca zaman harcadılar, ama ivmelenmesine? Neredeyse hiç bakmadılar. Bu bir utanç, çünkü ivmelenme ateş topunun bu kadar hızlı genişlemesini sağlayan şey - hidrodinamikte, vortisite kadar temeldir, tıpkı elektrik ve manyetik alanların elektromanyetizma için her ikisinin de gerekli olması gibi.

Fudan Üniversitesi fizikçileri Yu-Gang Ma ve Xu-Guang Huang liderliğindeki bir ekip, bu plazmanın içinde ivmelenmenin nasıl oluştuğunu ve değiştiğini haritalamaya karar verdi. İki popüler parçacık taşıma modelini, AMPT ve UrQMD'yi, Gauss yumuşatma yöntemiyle birleştirdiler. Bu numara, bireysel parçacık dağılımlarını sürekli enerji, momentum ve hız alanlarına dönüştürür ve plazmayı hareket halindeki bir sıvı olarak ele almalarını sağlar. Daha sonra ivmelenmeyi 3.5 GeV'den 2.76 TeV'ye kadar çarpışma enerjilerinde izlediler.

"İvmelenme yalnızca kinematik bir ayrıntı değil - QCD maddesinin termodinamik bir kontrol parametresi olarak işlev görebilir," dedi Profesör Huang, muhtemelen gözlüklerini düzeltirken.

Simülasyonlar, tepe uygun ivmelenmenin hem düşük hem de yüksek çarpışma enerjilerinde birkaç yüz MeV'ye ulaşabileceğini gösterdi. En güçlü enine ivmelenme her zaman dışa doğru işaret eder ve ateş topunun dış kenarının yakınında gizlenir. Neden? Çünkü basınç orada hızla düşerken entalpi yoğunluğu düşük kalır. Göreli Euler denklemine göre, bu iki faktör birbirini güçlendirir ve ivmelenmeyi artırır. Yani kenar temelde bir ivmelenme sıcak noktasıdır, bu da kaçınılması gereken harika bir yer gibi görünüyor.

Ama plazma tüm enerjilerde aynı davranmaz. Düşük enerjilerde, nükleer durdurma başlangıçta işleri yavaşlatır ve yaklaşık 500 MeV'ye kadar yavaşlama üretir. Ultrarelativistik enerjilerde, çekirdekler birbirlerinin içinden o kadar hızlı geçerler ki yeni plazmayı kısa, yoğun ivmelenme darbelerine çekerler. Ve en güçlü ivmelenme sınır boyunca kaldığı için, çekirdeklerin kafa kafaya mı yoksa açılı mı çarpıştığı pek önemli değildir - etki benzerdir. Dramatik çarpışmalar için bu kadar.

İvmelenme plazmayı hareket ettirmekten daha fazlasını yapabilir. Unruh etkisi yoluyla, ivmelenen bir gözlemci boş uzayı sıcak bir banyo olarak görür. Birkaç yüz MeV'lik bir ivmelenme, QCD geçiş sıcaklığına yakın sıcaklıklara benzeyebilir. Bu, ivmelenmenin QCD maddesinin faz yapısına yeni bir "ivmelenme ekseni" ekleyebileceği ve hem kiral geçişi hem de kuark hapsi geçişini potansiyel olarak etkileyebileceği anlamına gelir. Ayrıca taşıma etkileri üretebilir ve parçacık spin hizalamasını etkileyebilir, bu da vortisite etkilerini tamamlayabilir ve RHIC ve LHC'de görülen tuhaf spin davranışını açıklamaya yardımcı olabilir.

Araştırmacılar bir sonraki adımda hesaplamalarına daha gerçekçi hidrodinamik evrimi dahil etmeyi planlıyorlar. Ayrıca, hiperon spin polarizasyonundaki desenler gibi ivmelenmenin parmak izlerini ortaya çıkarabilecek deneysel sinyaller bulmayı umuyorlar. Eylemsiz olmayan kuantum etkilerini ölçülebilir parçacık davranışıyla bağlayarak, bu çalışma güçlü etkileşim tarafından yönetilen maddeyi incelemek için yeni bir yol açıyor.

"Tıpkı sıcaklık ve yoğunluğun maddenin faz diyagramını tanımlaması gibi, ivmelenme de bu diyagramın yeni bir eksenini açabilir," dedi Profesör Huang. "Kuark-gluon plazmasının bu gizli boyutunu haritalayarak, eylemsiz olmayan kuantum etkilerini deneylerin gerçekten ölçebileceği sinyallere dönüştürmeyi umuyoruz." Başka bir deyişle, teorik bir merakı bir çarpıştırıcıda gerçekten görebileceğiniz bir şeye dönüştürüyorlar, ki bu kulağa geldiğinden çok daha havalı.