Les scientifiques examinent de plus près l’intérieur du fluide parfait –

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  • Les scientifiques ont rapporté de nouveaux indices pour résoudre une énigme cosmique : comment le plasma quark-gluon – le fluide parfait de la nature – a évolué en matière.

    Quelques millionièmes de seconde après le Big Bang, l’univers primitif a pris un nouvel état étrange : une soupe subatomique appelée plasma quark-gluon.

    Et il y a tout juste 15 ans, une équipe internationale comprenant des chercheurs du groupe Collisions nucléaires relativistes (RNC) du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) a découvert que ce plasma quark-gluon est un fluide parfait – dans lequel les quarks et les gluons, le bâtiment blocs de protons et de neutrons, sont si fortement couplés qu’ils s’écoulent presque sans frottement.

    Les scientifiques ont postulé que des jets de particules hautement énergétiques traversent le plasma de quarks et de gluons – une gouttelette de la taille d’un noyau d’atome – à des vitesses plus rapides que la vitesse du son, et que, comme un jet rapide, émettent un bang supersonique appelé une vague de Mach. Pour étudier les propriétés de ces particules de jet, en 2014, une équipe dirigée par des scientifiques du Berkeley Lab a lancé une technique d’imagerie par rayons X atomique appelée tomographie par jet. Les résultats de ces études fondamentales ont révélé que ces jets se dispersent et perdent de l’énergie lorsqu’ils se propagent à travers le plasma quark-gluon.

    Mais où a commencé le voyage des particules de jet dans le plasma quark-gluon ? Un signal d’onde de Mach plus petit appelé sillage de diffusion, ont prédit les scientifiques, vous indiquerait où regarder. Mais alors que la perte d’énergie était facile à observer, l’onde de Mach et le sillage de diffusion qui l’accompagnait restaient insaisissables.

    Maintenant, dans une étude publiée récemment dans la revue Lettres d’examen physique, les scientifiques du Berkeley Lab rapportent de nouveaux résultats de simulations de modèles montrant qu’une autre technique qu’ils ont inventée, appelée tomographie par jet 2D, peut aider les chercheurs à localiser le signal fantomatique du sillage de diffusion.

    “Son signal est si petit, c’est comme chercher une aiguille dans une botte de foin de 10 000 particules. Pour la première fois, nos simulations montrent que l’on peut utiliser la tomographie à jet 2D pour capter les minuscules signaux du sillage de diffusion dans le plasma quark-gluon “, a déclaré le responsable de l’étude Xin-Nian Wang, un scientifique principal de la division des sciences nucléaires du Berkeley Lab qui faisait partie de l’équipe internationale qui a inventé la technique de tomographie par jet 2D.

    Pour trouver cette aiguille supersonique dans la botte de foin quark-gluon, l’équipe du Berkeley Lab a analysé des centaines de milliers d’événements de collision plomb-noyau simulés au Large Hadron Collider (LHC) au CERN, et des événements de collision or-noyau au Relativistic Heavy Ion collisionneur (RHIC) au laboratoire national de Brookhaven. Certaines des simulations informatiques de la présente étude ont été réalisées dans l’installation d’utilisateurs de superordinateurs NERSC de Berkeley Lab.

    Wang dit que leur approche unique « vous aidera à vous débarrasser de tout ce foin dans votre pile – vous aidera à vous concentrer sur cette aiguille ». Le signal supersonique des particules de jet a une forme unique qui ressemble à un cône – avec un sillage de diffusion derrière, comme des ondulations d’eau dans le sillage d’un bateau en mouvement rapide. Les scientifiques ont recherché des preuves de ce “wakelet” supersonique car il vous indique qu’il y a un épuisement des particules. Une fois que le sillage de diffusion est localisé dans le plasma de quarks et de gluons, vous pouvez distinguer son signal des autres particules en arrière-plan.

    Leurs travaux aideront également les expérimentateurs du LHC et du RHIC à comprendre quels signaux rechercher dans leur quête pour comprendre comment le plasma de quarks-gluons – le fluide parfait de la nature – a évolué en matière. « De quoi sommes-nous faits ? À quoi ressemblait l’univers infantile quelques microsecondes après le Big Bang ? C’est encore un travail en cours, mais nos simulations du sillage de diffusion tant recherché nous rapprochent de la réponse à ces questions. il a dit.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par DOE/Laboratoire national Lawrence Berkeley. Original écrit par Theresa Duque. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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