Dr Pasi Huovinen laureatem konkursu OPUS 29 NCN
Jest nam miło poinformować, że dr Pasi Huovinen z Inkubatora Doskonałości Naukowej – Centrum Symulacji Supergęstych Płynów Wydziału Fizyki i Astronomii został laureatem konkursu OPUS 29 NCN.
Dr Pasi Huovinen będzie realizował projekt badawczy pt. Gęsta ciecz barionowa / Dense Baryonic Fluid, na który została przeznaczona kwota finansowania w wysokości 1 539 396 zł.
– Celem mojego projektu jest badanie najgorętszej i najgęstszej materii we Wszechświecie, materii, która istniała krótko po Wielkim Wybuchu i może występować w jądrach gwiazd neutronowych. W szczególności istnieje powód, by twierdzić, że właściwości materii po Wielkim Wybuchu oraz w jądrach gwiazd neutronowych są nieco różne – wyjaśnia badacz. – W ramach projektu chciałbym zbadać, jak bardzo się różnią – dodaje.
Na zdjęciu: dr Pasi Huovinen. fot. Archiwum prywatne/UWr
Kwarki i leptony są podstawowymi składnikami materii. Kwarki wiążą się w protony i neutrony (nukleony); protony i neutrony łącznie tworzą jądra atomowe; elektrony, które są leptonami, tworzą chmurę wokół jąder atomowych. Protony i neutrony odkryto jako swobodne cząstki kolejno w latach 1920 i 1932. Do tej pory nie udało się jednak zaobserwować swobodnych kwarków. Zdają się one pojawiać wyłącznie w zamkniętych grupach, tworząc protony, neutrony i inne cząstki zwane hadronami.
Teoria opisująca oddziaływanie kwarków, Chromodynamika Kwantowa (QCD), przewiduje że w ekstremalnych temperaturach i gęstościach nukleony oraz pozostałe hadrony przechodzą drastyczną przemianę. W temperaturze wyższej od około 1.66 · 1012 K – dużo, dużo wyższej od temperatury wnętrza Słońca, która osiąga 1.57 · 107 K – nukleony „topnieją”: kwarki nie są związane w nukleonach i poruszają się jako kwaziswobodne cząstki. Ten stan materii nazywa się Plazmą Kwarkowo-Gluonową (QGP). W trakcie pierwszych mikrosekund po Wielkim Wybuchu cała materia we Wszechświecie była w formie QGP. Jesteśmy w stanie odtworzyć małe kropelki QGP na ulotną chwilę w doświadczeniach, w których zderza się ze sobą ciężkie jądra atomowe przy prędkościach bliskich prędkości światła.
Takie eksperymenty przeprowadzane są w Relatywistycznym Zderzaczu Cieżkich Jonów (RHIC) w Brookaven National Laboratory a także w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) w CERN.
Istnieje jeszcze jedno miejsce we Wszechświecie, gdzie materia może ulec przejściu do swobodnych kwarków: gwiazdy neutronowe lub ogólniej gwiazdy zwarte. Wewnątrz gwiazd zwartych, materia jądrowa nie jest tak gorąca jak w doświadczeniach zderzeniowych czy wczesnym Wszechświecie. Jest za to ekstremalnie ściśnięta. W takim przypadku, przejścia fazowe do Plazmy Kwarkowo-Gluonowej następują nie ze względu na temperaturę, a ze względu na niewyobrażalną kompresję.
Ale czym właściwie różnią się właściwości Plazmy Kwarkowo-Gluonowej we wczesnym Wszechświecie i przypuszczalnie wewnątrz gwiazd zwartych? Nie wiemy wiele na ten temat. Z QCD wynika, że w ogrzewanej materii przejście od hadronów do QGP jest gładkie: topnieją stopniowo jak masło, bez konkretnej temperatury w której to następuje. Kiedy wczesny Wszechświat rozszerzył się i ostygł materia uległa takiemu przejściu. Z drugiej strony, w niskich temperaturach i wysokich gęstościach przejęcie powinno być pierwszego rodzaju: jak topniejący lód lub gotująca się woda w ustalonej temperaturze. Nie wiemy jednak gdzie kończy się przejście fazowe pierwszego rodzaju, a zaczyna gładkie przejście.
– W projekcie zbadamy sygnatury różnych rodzajów przejść fazowych pomiędzy materią hadronową a QGP. Eksperymentalnie, krople materii oddziałującej silnie o zmiennych temperaturach i gęstościach wytwarza się zderzając ze sobą ciężkie jądra o różnych energiach w RHIC Beam Energy Scan, a także w powstającym jeszcze eksperymencie FAIR w GSI Darmstadt. Skonstruujemy nowoczesne dynamiczne modele zderzeń ciężkich jonów bazujące na relatywistycznej dynamice płynów i relatywistycznej kinematyce, a także przeprowadzimy obszerne porównania modeli z danymi doświadczalnymi przy użyciu metod analizy Bayesowskiej – zapowiada naukowiec.
