LHC-Kollisionen zeigen die wechselnde Kerngeometrie von Sauerstoff und Neon

Der Large Hadron Collider hat neue Erkenntnisse über die innere Struktur von Sauerstoff- und Neonatomen durch hochenergetische Kollisionen erbracht und bisher unbekannte Aspekte ihrer Kerngeometrie aufgedeckt.

Das Experiment fand in der CERN-Anlage statt, wo der LHC Strahlen von Protonen und schweren Ionen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, bevor sie kollidieren. In diesem Fall waren bei den Kollisionen Sauerstoff- und Neonkerne beteiligt, die jeweils aus mehreren Protonen und Neutronen bestehen, die in einem Kern angeordnet sind. Im Gegensatz zu schwereren Kernen wie Uran, die in früheren Experimenten umfassend untersucht wurden, bieten Sauerstoff und Neon aufgrund ihrer relativ einfacheren Zusammensetzungen eine einzigartige Gelegenheit, die Auswirkungen der Kerngeometrie zu untersuchen.

Die Studie konzentrierte sich auf die Analyse des kollektiven Flusses von Partikeln, die während dieser Kollisionen emittiert werden, die als Signatur der anfänglichen Form der Kerne wirken können, bevor sie auseinanderbrechen. Wenn Atomkerne bei extremen Energien kollidieren, verwandeln sie sich vorübergehend in einen hochenergetischen Zustand, der als Quark-Gluon-Plasma bekannt ist, eine Phase der Materie, von der angenommen wird, dass sie kurz nach dem Urknall existiert hat.

Im Fall von Sauerstoff und Neon stellten die Forscher fest, dass der Fluss der geladenen Teilchen je nach der zentralen Natur der Kollision variierte, was darauf hindeutet, dass die Kerne unterschiedliche anfängliche Geometrien hatten. Die Studie verglich experimentelle Ergebnisse mit theoretischen Modellen der Kernstruktur. Frühere Kernberechnungen hatten vorgeschlagen, dass Sauerstoff-16 eine tetraedrische Anordnung seiner Nukleonen haben könnte, während Neon-20 einer längeren, "Bowling-Pin" -Form ähneln könnte. Die neuen Daten stützen diese Hypothesen und zeigen, dass die Flussmuster bei Sauerstoff-Sauerstoff- und Neon-Neon-Kollisionen signifikant unterschiedlich sind.

Diese Unterschiede, so die Forscher, stammen in erster Linie aus Variationen in der anfänglichen Geometrie der Kerne, was die Vorstellung verstärkt, dass die Struktur der Atomkerne nicht statisch ist, sondern von ihrer internen Dynamik beeinflusst wird.

Die Ergebnisse eröffnen neue Wege für die Untersuchung der strukturellen Eigenschaften leichter Kerne. Zukünftige Experimente können untersuchen, wie diese geometrischen Eigenschaften andere physikalische Phänomene beeinflussen, wie das Verhalten der Kernmaterie unter extremen Bedingungen. Die Arbeit unterstreicht auch die Bedeutung präziser Messungen beim Verständnis der grundlegenden Kräfte, die die Struktur der Materie bestimmen.