CZAS =  9.80
0.18
0.99
3.54
JuŻ wkrótce nowy akcelerator wiązek przeciwbieŻnych wytworzy
18.48
materi� tak g�stą i gorącą jak ta we wczesnym WszechĘwiecie
Ma"y Wielki Wybuch
Madhusree Mukerjee, cz"onek zespo"u redakcyjnego Scientific American
odziemny tunel zakr�ca i wą- tektorach rozmieszczonych na 3.8-kilo- wanie ig"y w stogu siana. Raczej gapie-
skie rury do prowadzenia wiązek metrowym obwodzie tunelu. JeĘli dwa nie si� na stóg siana celem ustalenia, czy
Pszybko znikają z pola widzenia. jądra si� zderzą, to kaŻda para takich w Ęrodku jest ig"a.
We wn�trzu przewaŻają delikatne od- nukleonów wyzwoli energi� 200 GeV, Eksperymentatorów czeka tak przy-
cienie szaroĘci  betonu, stali i b"ysz- podnosząc temperatur� prawdopodob- t"aczające zadanie cz�Ęciowo dlatego,
czących materia"ów izolacyjnych. W nie znacznie powyŻej 1012 K, czyli do Że od teoretyków mogą oczekiwa� je-
ch"odnym powietrzu unosi si� woł
me- temperatury 100 milionów razy wyŻszej dynie bardzo niepewnych wskazówek.
talowych wiórów, a z daleka dochodzi niŻ panująca na powierzchni S"oł
ca.  Mamy zaledwie przybliŻony szkic te-
st"umiony turkot maszyny wykrywają- Jednym s"owem  jądra eksplodują. go, co dzieje si� z materią przy takich
cej nieszczelnoĘci w rurach próŻnio- Szczątki tej ognistej kuli (fireball) nio- energiach  podkreĘla Gordon Baym
wych. Idąc wzd"uŻ tunelu, widzimy, jak są w sobie zakodowaną odpowiedę na z University of Illinois. Problemem są
si� prostuje i dwie wąskie rury "ączą pytanie, czy w potwornym gorącu zde- silne  kolorowe oddzia"ywania, które
w jedną  grubą. Przedar"szy si� przez rzenia protony i neutrony rozpad"y si�, wiąŻą protony, neutrony i jądra. Są one
gmatwanin� rurek, docieramy do prze- wyzwalając kwarki oraz cząstki zwane co najmniej sto razy silniejsze niŻ elek-
pastnej komory, jarzącej si� Żó"to w gluonami. (Proton sk"ada si� z trzech tromagnetyzm. Ponadto przekazują je
Ęwietle sodowych reflektorów. Na Ęrod- kwarków, dwóch górnych i jednego dol- gluony, które w odróŻnieniu od innych
ku posadzki wida� namalowany czar- nego, które utrzymywane są razem noĘników si"y, na przyk"ad fotonów, teŻ
ny krąg z napisem  Punkt zderzenia . przez gluony. Neutron zawiera dwa wzajemnie na siebie oddzia"ują. To le-
Dok"adnie nad nim juŻ w czerwcu br. kwarki dolne i jeden górny.) Teoretycy pienie si� do siebie gluonów w po"ącze-
fizycy wytworzą materi� tak gorącą i g�- są przekonani, Że gdy temperatura prze- niu z si"ą ich oddzia"ywał
sprawia, Że
stą jak w pierwszej mikrosekundzie po kroczy 1012 K, to pojawi si� plazma chromodynamika kwantowa, czyli QCD
Wielkim Wybuchu. Relatywistyczny kwarkowo-gluonowa, czyli rodzaj zu-  teoria silnych oddzia"ywał
 jest cz�-
zderzacz ci�Żkich jonów (RHIC  Rela- py z"oŻonej z kwarków i gluonów.  Te- sto zbyt trudna dla obliczeł
.
tivistic Heavy Ion Collider; czytaj: rik), go nie widziano we WszechĘwiecie od
którego budowa zmierza ku koł
cowi kilku miliardów lat. Tyle na ten temat Zderzenie i rozprysk
w Brookhaven National Laboratory na wiemy  stwierdza Frank Wilczek, fi-
Long Island, zosta" zaprojektowany do zyk teoretyk z Institute for Advanced W rezultacie teoretycy radzą sobie
przyspieszania jąder, począwszy od Study w Princeton (New Jersey). z silnymi oddzia"ywaniami tylko w spe-
wodoru (pojedynczy proton), a skoł
- Plazma utrzymywa� si� b�dzie zale- cjalnych przypadkach, mianowicie kie-
czywszy na z"ocie (197 protonów i dwie przez 10 23 s (czyli tyle, ile potrze- dy stają si� one doĘ� s"abe. Paradoksal-
neutronów). buje Ęwiat"o na przejĘcie przez jądro) nie silne oddzia"ywania s"abną, kiedy
Nukleon, czyli proton lub neutron, i w kaŻdym kierunku zajmie obj�toĘ� kwarki i gluony zaczynają si� bardzo
ma mas� albo energi� spoczynkową oko"o 10 fermich (fermi to charaktery- do siebie zbliŻa�. Wyobraęmy sobie, Że
oko"o 1 GeV, tj. miliarda elektronowol- styczna miara jądrowa równa 10 13 cm). kwarki powiązane są z innymi kwarka-
tów. Nadprzewodzące wn�ki rezo- Przejdzie ona natychmiast w wielką licz- mi i antykwarkami poprzez struny glu-
nansowe RHIC b�dą tak przyspiesza� b� innych cząstek, które nast�pnie prze- onowe. (Antykwark to alter ego kwarka,
jądra, Że kaŻdy zawarty w nich nukleon b�dą bilion razy d"uŻszą drog�, zanim gdyŻ ma t� samą mas�, lecz przeciwny
osiągnie wybraną wartoĘ� masy lub zarejestrują je detektory. To, czy w zde- "adunek.) Struna dzia"a tak jak guma.
energii w granicach 10 100 GeV. P�cz- rzeniu powstanie 15 tys. cząstek, czy je- Kiedy kwark i antykwark z pary  na-
ki wystrzeliwanych jąder b�dą krąŻy� dynie tysiąc, dopiero si� okaŻe. W kro- zywanej mezonem  oddalają si� od sie-
w przeciwnych kierunkach w dwu ru- ciach Ęladów, które zostawią, fizycy bie, guma Ęciąga je z powrotem ze sta-
rach do prowadzenia wiązek aŻ do zaczną poszukiwa� dowodów istnienia "ą si"ą; potrzeba nieskoł
czonej energii
chwili, gdy spotkają si� w czterech de- ulotnej plazmy. I nie b�dzie to poszuki- na rozdzielenie pary i dlatego swobod-
34 �WIAT NAUKI Maj 1999
35.96
ZDERZENIE JŃDROWE odtworzone kompu-
terowo z zastosowaniem modelu  kaskady ją-
drowej zachodzi mi�dzy dwoma jądrami z"ota,
które początkowo są relatywistycznie sp"asz-
czone jak naleĘniki. Uderzenie sprawia, Że nie-
które kwarki ( ) i gluony ( ) ulegają rozpro-
szeniu. Jądra przenikają si� wzajemnie, po-
zostawiając za sobą napompowane energią
kwarki i gluony, które natychmiast zlewają si�
w grudki ( ). Te z kolei p�kają, tworząc pio-
ny ( ), kaony ( ) i inne cząstki, które mogą od-
dzia"ywa� i si� rozpada�. Kula ognista powi�k-
szy si� bilion razy, zanim trafi do detektorów.
(Jednostką czasu jest okres, w którym Ęwiat"o
89.91
pokonuje odleg"o� 10 13 cm.)
nych kwarków si� nie obserwuje. Gdy Najlepszym sposobem oszacowania, którzy fizycy nazywają wysokoenerge-
natomiast kwark i antykwark znajdują jak silne oddzia"ywania b�dą zachowy- tyczne zderzenie jądrowe. KaŻda rze-
si� bardzo blisko, guma jest luęna i ele- wa� si� w rzeczywistych sytuacjach, są telna teoria b�dzie musia"a po"ączy�  re-
menty pary nie odczują nawzajem swo- po prostu Żmudne obliczenia. Pos"ugu- latywistyk�, która jest trudna, z teorią
jej obecnoĘci. Podobny stan rzeczy powi- jąc si� superkomputerem, teoretycy mo- pola, która jest trudna, z dynamiką sta-
nien zaistnie�, aczkolwiek na krótko, delują czasoprzestrzeł
jako sie� punk- nu nierównowagi, która jest trudna, z fi-
w plazmie kwarkowo-gluonowej. tów. W tych ostatnich umieszczają zyką wielu cia", która jest trudna 
Teoretycy wierzą teŻ, Że pozornie pu- kwarki i antykwarki po"ączone struna- podkreĘla Horst St�cker z Johann Wolf-
sta przestrzeł
 nies"usznie nazwana mi gluonowymi, aby zbada� ich oddzia- gang Goethe-Universit�t we Frankfur-
próŻnią  w rzeczywistoĘci roi si� od par "ywania. Obliczenia, pospolicie zwane cie. I dlatego teoretycy stosują róŻno-
kwark antykwark, które tylko poĘred-  QCD na sieci , przewidują, Że kwarki rodne przybliŻenia.
nio dają o sobie zna�. Sytuacja nie jest i gluony uwolnią si� przy tej samej g�-
ca"kiem zadowalająca. Z jakiejĘ przyczy- stoĘci energii, która przywraca symetri� Poszukiwanie sygna"u plazmy
ny przyroda w zwyk"ej próŻni dopusz- chiralną. W takim przypadku podczas
cza tylko sprz�Żenia prawoskr�tnych zderzeł
jąder w RHIC powinna powsta� Jeden z modeli na przyk"ad traktuje
kwarków z lewoskr�tnymi antykwarka- plazma kwarkowo-gluonowa z pe"ną sy- kwarki jak odbijające si� od siebie kule
mi, i na odwrót. (Skr�tnoĘ� cząstki opisu- metrią chiralną. bilardowe, "ącząc opis kwantowo-me-
je kierunek jej wewn�trznej rotacji obser- Niestety, QCD na sieci ma powaŻne chaniczny z eksperymentalnie mierzo-
wowany wzd"uŻ kierunku jej ruchu.) ograniczenia: nie opisuje sytuacji dyna- nymi prawdopodobieł
stwami powsta-
Takie zachowanie burzy poczucie este- micznych, a jedynie statyczne. Oznacza nia z"oŻonych cząstek. (Ta teoria, zwana
tyki fizyków, a ĘciĘlej mówiąc, matema- to m.in., Że radzi sobie tylko z uk"adami kaskadą partonową, zapoczątkowana
tyczne pi�kno zwane symetrią chiralną. w stanie równowagi. Ponadto nie po- zosta"a przez Klausa Kindera-Geigera
Zgodnie z tą symetrią lewoskr�tne kwar- zwala przedstawi� sytuacji, w której licz- z Brookhaven, który w ub. r. zginą" tra-
ki i antykwarki powinny istnie� nieza- ba kwarków jest wi�ksza niŻ antykwar- gicznie w katastrofie samolotu linii Swis-
leŻnie od swoich prawoskr�tnych odpo- ków. PoniewaŻ protony i neutrony sair.) Inny model traktuje jądra jak krople
wiedników. Lecz w odpowiednio wyso- zawierają wy"ącznie kwarki, taki nad- cieczy i stosuje prawa hydrodynamiki
kiej temperaturze i g�stoĘci te ęle dobra- miar moŻe powsta� prawdopodobnie z parametrami obliczonymi przez QCD
ne pary zape"niające próŻni� powinny przy zderzeniu dwu jąder. Wobec tego na sieci. Poza tym  na rynku funkcjo-
si� rozdzieli�, objawiając w ten sposób QCD na sieci nie stosuje si� wprost do nuje wiele modeli b�dących po"ączenia-
symetri� chiralną. sytuacji  zderzenia i rozprysku , jak nie- mi lub udoskonaleniami tych podstawo-
�WIAT NAUKI Maj 1999 35
Dane: KLAUS KINDER GEIGER i RONALD LONGACRE; zobrazowanie: BALLARD ANDREWS, MICHAEL McGUIGAN i GORDON SMITH
Brookhaven National Laboratory
W ZAKRZYWIONYCH RURACH PROWADZENIA WIŃZEK relatywistycznego zderzacza ci�Żkich jonów (RHIC) jądra przyspie-
szane b�dą za pomocą energii dostarczanej przez nadprzewodzące wn�ki. Zewn�trzne pow"oki rury zawierają kriostaty, wewnątrz
których krąŻy zimny spr�Żony hel. Podwójne linie przyspieszają p�czki jąder w przeciwnych kierunkach aŻ do ich spotkania w punktach
zderzenia wewnątrz detektorów.
wych schematów.  Jest niemal tyle mo- Baym.  Dopiero po u"amku sekundy kwarków albo antykwarków. Niektóre
deli, ilu teoretyków pracujących w tej czujemy ból. Kwarki i gluony z jednego z tych  hadronów rozpadną si� na in-
dziedzinie  Żartuje Tim Hallman, eks- jądra schwytają kwarki i gluony z dru- ne cząstki, które z kolei teŻ mogą ulec
perymentator z Brookhaven. KaŻdy giego za pomocą  kleju , jak na lep. Kie- rozpadowi. Wszelkie ewentualne do-
z modeli prawdopodobnie bardzo do- dy jądra zaczną si� rozdziela�, te ener- wody na zaistnienie plazmy kry� si� b�-
brze opisuje pewne aspekty zderzenia, getyczne struny b�dą p�ka�, zap�tla� si� dą w tych  popio"ach .
ale Żaden nie obejmuje poprawnie ca"o- i miesza�, doprowadzając  mamy na- S�k w tym, Że  nie ma niezbitego do-
Ęci. Skrzynka wina czeka na tego, kto za- dziej�  do powstania plazmy. wodu  jak to ujmuje Hallman.  Braku-
proponuje prawid"owe przewidywanie Ta zaĘ zacznie gwa"townie stygną�, je jakiegoĘ okreĘlonego zjawiska, po któ-
dla jakiejkolwiek z wielkoĘci, którą da wypromieniowując niekiedy elektrony, rego znalezieniu moŻna by powiedzie�:
si� mierzy�, gdy ruszy RHIC. pozytony i ich ci�Ższych kuzynów  to jest to! Teoretycy przedstawili d"ugą
Mimo wszystko spodziewamy si�, Że miony i antymiony. W procesach przy- list� zjawisk, z których kaŻde jest postu-
zderzenie b�dzie wygląda� mniej wi�cej pominających te z Wielkiego Wybuchu, lowanym dowodem na pojawienie si�
nast�pująco: Na początku dwa jądra po ale bardzo trudnych do obliczeł
, wi�k- znikającej póęniej plazmy. Niestety, sze-
prostu przenikną si� nawzajem.  To jest szoĘ� kwarków i gluonów przeobrazi reg zwyk"ych procesów jądrowych mo-
tak jak z uderzeniem o coĘ  wyjaĘnia si� w obiekty z"oŻone z dwu lub trzech Że da� wi�kszoĘ� tego rodzaju sygna"ów,
co eliminuje je jako argumenty przema-
wiające za istnieniem plazmy.
TABLICA FOTOPOWIELACZY zbudowana przez fizyków japoł
skich pos"uŻy do iden-
Pierwsze zadanie b�dzie polega"o
tyfikacji elektronów dzi�ki wykorzystaniu ich charakterystycznego promieniowania
na wybraniu cząstek lecących prosto-
Czerenkowa. Urządzenie umieszczone zostanie wewnątrz detektora PHENIX, który
mierzy� b�dzie g"ównie lekkie cząstki pochodzące ze zderzenia. padle do kierunku wiązki, poniewaŻ
36 �WIAT NAUKI Maj 1999
BROOKHAVEN NATIONAL LABORATORY
BROOKHAVEN NATIONAL LABORATORY
muszą one wychodzi� z obszaru zderze-
nia.  Ich energia mówi nam, czy zaist-
SWOBODNE KWARKI
nia"y warunki do powstania plazmy. To
I GLUONY
jest warunek wst�pny  mówi Miklos
Gyulassy z Columbia University. Anali-
za mog"aby teŻ wykaza�, czy cho�by
12
10
przez krótką chwil� utrzymywa"a si� sta-
"a temperatura (wyznaczana na podsta-
wie rozk"adu p�dów cząstek). Wskazy-
wa"oby to na przejĘcie fazowe, tak jak

dowodem na wrzenie wody jest tem-
peratura w czajniku  utrzymujące si�
100�C. Gyulassy sądzi jednak, Że ten
efekt b�dzie za s"aby na wyciągni�cie
wiąŻących wniosków.  Nie postawi"bym
na to duŻych pieni�dzy  stwierdza.
Z kolei dok"adne badania pionów
(mezonów zawierających górny lub dol-
ny kwark oraz odpowiadający mu an-
JŃDRA
0
tykwark) i ich wzajemnych korelacji
0
10
przyniosą informacje o rozmiarach ogni- STOSUNEK DO NORMALNEJ GóSTO�CI
1
stej kuli poprzez kwantowo-mecha-
niczny efekt, który pierwotnie by" wyko-
DIAGRAM PRZEJ�CIA FAZOWEGO pokazuje obliczone przejĘcie od zwyk"ych jąder do
rzystywany do pomiaru rozmiarów swobodnych kwarków i gluonów. W bardzo wysokiej temperaturze lub g�stoĘci protony
gwiazd. Ta analiza moŻe dostarczy� na- i neutrony wewnątrz jąder rozpadają si�, wyzwalając kwarki i gluony. W zderzeniach jąder
zachodzących w RHIC oczekuje si� osiągni�cia tego stanu, aczkolwiek na bardzo krótko.
wet danych o szybkoĘci powi�kszania
si� ognistej kuli. UwaŻając materi� ją-
drową za ciecz, Gyulassy i inni wnio-
skują, Że ognista kula powinna w pew- ny i ich antycząstki.  JeĘli powstanie pa- w fazie materii jądrowej z zachowaną
nej chwili zwolni� ekspansj�, poniewaŻ ra, to wydostanie si� bez przeszkód na symetrią chiralną; i ten sygna" jednak
kiedy plazma zacznie przechodzi� w ha- zewnątrz  mówi Baym.  One są mia- uchodzi za sporny.
drony, pr�dkoĘ� dęwi�ku stanie si� ano- rą tego, co dzieje si� we wn�trzu. Ma- Widomą oznaką pojawienia si� pla-
malnie ma"a.  To z pewnoĘcią by"by nie- jąc dane dotyczące energii i p�dów tych zmy kwarkowo-gluonowej jest spadek
zbity dowód  utrzymują. Zaobserwo- cząstek, fizycy mogą stwierdzi�, czy pa- liczby wyprodukowanych egzemplarzy
wanie tego efektu wymaga� jednak b�- ra  mion i antymion lub elektron i po- innego mezonu, zwanego J/ . Mezon
dzie ca"ych lat skrupulatnego groma- zyton  pochodzi"a z rozpadu okreĘlo- ów, b�dący stanem związanym powab-
dzenia danych. nego mezonu, takiego jak czy . nego kwarka i powabnego antykwarka,
Informacj� niosą teŻ nie podlegające KaŻdy z tych mezonów moŻe mie� ma- rzadko b�dzie produkowany w zderze-
silnym oddzia"ywaniom elektrony, mio- s� mniejszą niŻ zwykle, jeĘli powsta" niu jądrowym. Argumentuje si�, Że J/
nie moŻe powsta� w plazmie kwarko-
wo-gluonowej, gdyŻ zostanie rozbity na
skutek bombardował
otaczających czą-
stek. Tak wi�c ten mezon (poprzez jego
produkty rozpadu) powinno si� obser-
wowa� rzadziej, niŻ wynika"oby z prze-
widywał
dla zwyk"ej materii jądrowej.
Naukowcy z Europejskiego Laborato-
rium Fizyki Cząstek CERN pod Gene-
wą zaobserwowali taki efekt w zderze-
niach jąder o"owiu o efektywnej energii
17 GeV dla zderzenia nukleon nukle-
on. St�cker twierdzi jednak, Że i ten sy-
gna" da si� wyjaĘni� w inny sposób.
Najbardziej intrygujące zdaje si� istnie-
nie  dziwade"ka (strangelet  kropelki
kwarkowej o wielu kwarkach dziwnych).
Kwarki dziwne powinny wyst�powa�
w plazmie kwarkowo-gluonowej obficie
i przypuszczalnie "ączy� si� w taki obiekt
razem z kwarkami dolnymi i górnymi.
Aczkolwiek znalezienie dziwade"ka 
tworu co najmniej tak egzotycznego jak
plazma kwarkowo-gluonowa  by"oby
DETEKTOR PHENIX, widoczny tu przed montaŻem, zawiera stoŻkowate  skrzy-
sensacją, to jednak pozostaje pytanie, czy
d"a zaprojektowane w celu rejestracji mionów pochodzących z jądrowego zderzenia. Nie-
okaza"oby si� ono dostatecznie trwa"e,
które stalowe p"yty w skrzyd"ach, przywiezione z Sankt Petersburga w Rosji, naleŻą do
najwi�kszych, jakie kiedykolwiek odlano. aby dotrze� do detektorów.
�WIAT NAUKI Maj 1999 37
RHI
TEMPERATURA (KELWINY)
BRYAN CHRISTIE
BROOKHAVEN NATIONAL LABORATORY
C
W
E
I
N
E
Z
R
E
D
Z
O
B
S
Z
A
R
P
R
Z
E

J
�
C
I
O
W
Y
T� list� moŻna niemal dowolnie wy- W takim przypadku poszukiwanie do- wchodzącej cząstki na"adowanej w
d"uŻa�. Teoretycy namawiają doĘwiad- wodu na istnienie plazmy by"oby od po- trzech wymiarach i dostatecznie szyb-
czalników, aby poszukiwali nie zorien- czątku skazane na niepowodzenie. ko czyĘci� swoją pami��, by zarejestro-
towanych kondensatów chiralnych (po- wa� szczegó"y kaŻdego z tysiąca zde-
chodzących z niewielkiego obszaru w Liczenie anio"ów rzeł
na sekund�. Walec ten otaczają
centrum zderzenia, gdzie brakuje jedno- inne uk"ady, m.in. kalorymetr do po-
litego przepisu na budowanie par kwar- Te trudnoĘci zdają si� nie przeraŻa� miaru energii kaŻdej cząstki.
ków i antykwarków), "amania parzysto- eksperymentatorów.  Teoretykom po- Charakterystyczną cechą detektora
Ęci "adunkowej (symetrii zwykle za- zostawiam rozwaŻania w rodzaju, ile STAR jest uniwersalnoĘ�. MoŻe mierzy�
chowywanej w silnych oddzia"ywaniach) anio"ów moŻe tał
czy� na ostrzu szpilki p�d, energi� i inne w"asnoĘci 6 tys. spo-
i niezliczonych innych hipotetycznych  wzrusza ramionami Barbara Jacak, do- Ęród 10 tys. wyprodukowanych cząstek,
zjawisk. I jakby tego nie by"o dosy�, Ęwiadczalnik ze State University of New na ogó" pionów. (Pozosta"e wytworzo-
St�cker utrzymuje, Że plazma kwarko- York w Stony Brook. JuŻ wkrótce ruszą ne cząstki b�dą porusza� si� bardzo bli-
wo-gluonowa nie jest prostym  gazem detektory i doczekamy si� pierwszych sko linii wiązki.) Pozwoli to naukow-
swobodnym , jak si� zwykle sądzi, lecz danych, których waga zapewne zmniej- com zmierzy� takie w"asnoĘci, jak tem-
z"oŻonym oddzia"ującym uk"adem, któ- szy liczb� dopuszczalnych moŻliwoĘci. peratura i g�stoĘ� energii ognistej kuli.
ry pod wieloma wzgl�dami przypomina Trasa z tunelu nurkuje pod szeregiem Wpatrując si� w komputerowy model,
nast�pującą po nim faz� hadronową. stojaków z kablami do ogromnego de- przedstawiający gmatwanin� torów 
tektora STAR  zespo"u lub  skrzyp , jak woli Hallman  przy-
koncentrycznych walców z znaj�, Że moŻliwoĘci tego urządzenia są
osią na linii wiązki. G"ówny wprost niewiarygodne.
instrument  wielkie sre- Jeszcze pot�Żniejszym detektorem jest
brzyste urządzenie z opada- PHENIX, nazwany tak, gdyŻ powsta"
jącymi wstąŻkami drutów  z  popio"ów trzech innych urządzeł
,
b�dzie mierzy� tor kaŻdej które nigdy nie ujrza"y Ęwiat"a dzien-
nego z braku pieni�dzy i pracowników.
PHENIX ma ciemny kad"ub, si�gający
na 12.2 m, i jeĘli przypomina jakiegoĘ
DETEKTOR STAR (poniŻej) w
ptaka, to raczej s�pa (naukowcy z RHIC
centralnej cz�Ęci b�dzie mierzy"
opowiadają si� za kondorem). Jego
tory tysi�cy cząstek wytwarza-
nych w zderzeniu i wyzna-  skrzyd"a , rozpostarte w kierunku linii
cza" ich energi� oraz p�d. (We-
wiązek, zosta"y zaprojektowane w celu
wn�trzna elektronika nie zo-
rejestrowania mionów.
sta"a uwidoczniona na tej fo-
Rozmiary PHENIX-a wynikają z jego
tografii.) Modelowanie (z le-
zadania, które polega na wyszukiwaniu
wej) torów zarejestrowanych w
i identyfikacji lekkich cząstek. Na przy-
centralnej komorze  projekcji
czasowej ukazuje z"oŻonoĘ� k"ad p�d elektronu wyznaczany jest na
zagadnienia.
podstawie zakrzywienia jego toru w sil-
nym polu magnetycznym. Identyfikuje
si� elektron dzi�ki charakterystycznemu
pierĘcieniowi emitowanych przez niego
fotonów, tzw. promieniowaniu Czeren-
kowa. Dok"adnoĘci pomiaru p�du i iden-
tyfikacji zaleŻą od d"ugoĘci drogi, na któ-
rej prowadzi si� pomiar. Oczekuje si�, Że
PHENIX pozwoli przede wszystkim
ustali�, czy wytwarzane elektrony i mio-
ny pochodzą z mezonów o masach niŻ-
szych niŻ nominalne.
Trwają teŻ prace nad dwoma mniej-
szymi detektorami. BRAHMS sprawdzi,
ile nukleonów pozostaje prawie nie
wzbudzonych przez zderzenie. W od-
róŻnieniu od niego PHOBOS b�dzie "a-
pa" cząstki wyemitowane we wszystkich
kierunkach, a w szczególnoĘci te o ener-
gii zbyt niskiej, by zdo"a"y dotrze� do
wielkich detektorów. Projekt zderzacza
przewiduje miejsce dla jeszcze dwu de-
tektorów.  Plan jednego z nich juŻ ma-
my  mówi Thomas Ludlam, wicedy-
rektor projektu RHIC.  Z drugą loka-
lizacją czekamy na dobry pomys".
Wst�pny cykl pracy RHIC przewi-
dziano na czerwiec, po czym akcelerator
przeciwbieŻnych wiązek zostanie za-
38 �WIAT NAUKI Maj 1999
MATT BLOOMER
STAR Collaboration
BROOKHAVEN NATIONAL LABORATORY
BRAHMS Relatywistyczny zderzacz

ci�Żkich jonów
HIC pozwoli zderza� ze sobą jądra poruszające si� niemal
Rz pr�dkoĘcią Ęwiat"a, dzi�ki czemu moŻna b�dzie zbada�, jak
zachowuje si� subjądrowa materia w wysokiej temperaturze i g�-
stoĘci. Atomy, cz�Ęciowo odarte ze swoich elektronów w ęródle jo-
nów, pow�drują do akceleratora wst�pnego przyspieszania
(boostera), gdzie uzyskają niewielką energi�. Na wyjĘciu z niego
b�dą juŻ zupe"nie pozbawione elektronów; otrzymane w ten spo-
PHOBOS sób jądra przyspieszy si� nast�pnie do energii 10.8 GeV na pro-

ton lub neutron w synchrotronie o przemiennym gradiencie i z ko-
lei wstrzyknie do zderzacza. P�czki jąder krąŻące w przeciwnych
STAR
kierunkach w dwóch rurach do prowadzenia wiązek b�dą przy-

spieszane do maksymalnej energii 100 GeV na proton lub neutron,
po czym zderzą si� w miejscach, gdzie umieszczone zosta"y de-
tektory  obecnie są to PHENIX, STAR, BRAHMS i PHOBOS.
Biuro Nauki amerykał
skiego Departa-
PHENIX
mentu Energii wy"oŻy"o 365 mln dolarów
LINIE WIŃZEK
na budow� zderzacza. Detektory, których
"ączny koszt przekracza 200 mln dolarów,
AKCELERATOR
powstają mi�dzynarodowym sumptem. Są
WSTóPNEGO PRZYSPIESZANIA
finansowane przez USA, Japoni�, Rosj�
i wiele innych pał
stw. Japonia uczestni-
czy teŻ w oddzielnym programie RHIC,
poĘwi�conym badaniu pochodzenia spi-
SYNCHROTRON
O PRZEMIENNYM
nu protonu, wspó"finansuje równieŻ insty-
ŁRÓD�O
GRADIENCIE
JONÓW
tut teorii oraz budow� superkomputera
w Brookhaven.
z Instytutu Fizyki Jądrowej w Krakowie po-
trzymany w celu dopracowania detek- pewno zdo"ają wypracowa� obraz ogni-
szukiwali takich przypadków w oddzia"y-
torów i usuni�cia wszelkich usterek, któ- stych kul z ca"ego zakresu, a nie tylko
waniach promieni kosmicznych. Obecnie
re mog"yby si� wtedy ujawni�. W listo- tej jednej wymagającej istnienia plazmy
dwie grupy polskich fizyków: warszawska
padzie eksperymenty rozpoczną si� na kwarkowo-gluonowej. W kaŻdym razie
z Instytutu Fizyki DoĘwiadczalnej UW i z In-
dobre. WszechstronnoĘ� RHIC zapew- do tego powinni dąŻy�.  Istota ludzka
stytutu Problemów Jądrowych oraz krakow-
ne pozwoli rozwik"a� wiele aspektów ma wiele charakterystycznych cech:
ska z Instytutu Fizyki Jądrowej biorą udzia"
zderzenia, nawet jeĘli nie wyeliminuje oczy, usta, stopy. JeĘli sprowadzimy
w eksperymencie NA49 prowadzonym
wszystkich niepewnoĘci teoretycznych. wszystko do kuli o masie 100 kg, z pew- w Europejskim Laboratorium Fizyki Cząstek
Na przyk"ad operatorzy mogą stopnio- noĘcią nie b�dzie to wierny opis  twier- CERN pod Genewą, a takŻe (w nieco zmie-
wo zwi�ksza� energi� wiązki z"ota i po- dzi St�cker. Kto wie, jakie mnóstwo fa- nionym sk"adzie) w przygotowaniach do eks-
perymentu ALICE na budowanym tam akce-
szukiwa� charakterystycznej zmiany. scynujących zjawisk moŻemy odkry�,
leratorze LHC. Polscy naukowcy uczestniczą
JeĘli, powiedzmy, liczba produkowa- nawet niewyobraŻalnych dla teorety-
równieŻ w pracach nad opisanymi w tym ar-
nych cząstek si� podwoi, począwszy od ków. Z pewnoĘcią niektóre z nich przy-
tykule projektami RHIC: grupa z Instytutu
jakiejĘ progowej wartoĘci energii, b�- bliŻą gorące narodziny WszechĘwiata
Fizyki Jądrowej w eksperymencie PHOBOS,
dzie to sygna" gwa"townej zmiany za- troch� bardziej do ludzkiego zasi�gu.
a grupa z Instytutu Fizyki UJ  w ekspery-
chowania kwarków i gluonów. W naj- Na powierzchni dzieł
jest pochmur-
mencie BRAHMS.
lepszym z moŻliwych scenariuszy je- ny i zimny, a nieprzyjemny wiatr zapo-
dnoczeĘnie pojawi si� wiele sygna"ów wiada burz� ĘnieŻną. Zwa"y piasku
 NARODZINAMI nazwa-
wskazujących na powstanie plazmy i ziemi wznoszą si� w oddali w for-
li naukowcy z RHIC przy-
kwarkowo-gluonowej. mie "uku, ukazując zarys wijącego
lot komory projekcji cza-
Naukowcy b�dą teŻ mogli zmienia� si� pod spodem tunelu. Wszystko,
sowej detektora STAR
rozmiar jąder tworzących wiązk�, na co wida�, zbudowane jest z kwar- z Lawrence Berkeley
National Laboratory
przyk"ad zast�pując z"oto siarką. JeĘli ków i gluonów, znajdujących si�
w Kalifornii.
zaobserwowany próg nie pojawi"by si� w ich zwyk"ych miejscach, czyli
w zderzeniach jąder siarki, Ęwiadczy"o- bezpiecznie schowanych w pro-
by to o istnieniu jakichĘ nowych zjawisk tonach i neutronach.
fizycznych w zderzeniach jąder z"ota;
T"umaczy"a
siarka nie jest wystarczająco ci�Żka, by Agnieszka Zalewska
powsta"a plazma. Dodatkowych wska-
OD T�UMACZKI:
zówek dostarczą przypadki peryferyj-
Pragn� poinformowa� polskich czytelników,
nych, a nie czo"owych, zderzeł
jąder.
Że badania wysokoenergetycznych zderzeł

 G"�boko wierz� w pomys"owoĘ� do- jąder mają w Polsce pi�kną tradycj�, si�ga-
Ęwiadczalników  podkreĘla Wilczek. jącą lat szeĘ�dziesiątych, kiedy to profe-
sor Marian Mi�sowicz i jego grupa
Pracowicie zmieniając parametry, na
BRYAN CHRISTIE
BROOKHAVEN NATIONAL LABORATORY