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Genaue Messungen von Hochenergiepartikel-Kollisionen

Die Bedingungen unmittelbar nach dem Urknall kann man sich ähnlich wie eine heiße, dicke "Ursuppe" vorstellen. Wissenschaftler haben Techniken entwickelt, um sicherzustellen, dass ähnliche Bedingungen in Teilchenbeschleunigern einen genauen Blick auf die Anfänge der Zeit ermöglichen.
Genaue Messungen von Hochenergiepartikel-Kollisionen
Die Ursuppe bestand aus Teilchen, die sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit bewegten. Sie enthielt viele Quarks, Elementarteilchen und Gluonen - elementare Kraftpartikel, deren starke Kraft die Quarks zu Protonen, Neutronen und anderen Einheiten zusammenklebt (engl. "glue" = "kleben"). Mit leistungsstarken Teilchenbeschleunigern ist es möglich geworden, Bedingungen zu schaffen, die denen kurz nach der Geburt des Universums ähneln.

Der Large Hadron Collider (LHC) ist der größte und leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger der Welt. Die 7.000 Tonnen schwere ATLAS-Detektor, einer von zwei Mehrzweckdetektoren am LHC, sammelt Kollisionstrümmer in Form von neuen Teilchen, die in alle Richtungen fliegen.

Das Programm für relativistische Schwerionen (RHI) am LHC erreichte bei der Kollision von Schwerionen die weltweit höchste Energie und übertrifft damit den Teilchenbeschleuniger RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) in den Vereinigten Staaten. Die im Rahmen des Programms durchgeführten Experimente versprechen spannende Einblicke in die Entstehung des Universums.

Die Wissenschaftler aus dem EU-finanzierten Projekt GLOBALHIATLAS wollen die Metriken im Zusammenhang mit solchen Experimenten verfeinern, um tragfähige und zuverlässige Schlussfolgerungen sicherzustellen. Insbesondere untersuchten sie die Abhängigkeit der verschiedenen allgemeinen Eigenschaften der RHI-Kollisionen (einschließlich des elliptischen Flusses) von der Zentralität, definiert durch die Anzahl der Nukleonen (Protonen oder Neutronen), die an einer Kollision beteiligt sind.

Mithilfe ihrer Methode konnten die Wissenschaftler die Anzahl der beteiligten Nukleonen, die Anzahl der Kollisionen zwischen ihnen und andere Parameter schätzen. Darüber hinaus verglichen die Forscher die LHC-Ergebnisse mit denen aus RHIC-Experimenten sowie mit Vorhersagen aus auf RHIC-Daten basierenden Modellen. Schließlich untersuchten sie die Herstellung geladener Hadronen, wobei Hadronen zusammengesetzte Teilchen aus Quarks sind und Blicke auf die Geburt und die Entwicklung des frühen Universums freigeben.

GLOBALHIATLAS legte das Fundament für eine zuverlässige und genaue Messung bei hochenergetischen RHI-Kollisionen am LHC, um Rückschlüsse auf die Entstehung und Entwicklung des Universums zu ermöglichen. Darüber hinaus werden bessere Erkenntnisse in Bezug auf die Leistung des ATLAS-Detektors im dichten Umfeld solcher Kollisionen eine wichtige Rolle in zukünftigen Experimenten spielen.

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