Seminarium Fizyki Jądra Atomowego

Jądra atomowe są złożonymi strukturami zbudowanymi z nukleonów tworzących kształty o różnych deformacjach (kuliste, spłaszczone, wydłużone, trójosiowe). Badania kształtów jąder pozwalają lepiej zrozumieć ich strukturę i zwykle przeprowadza się je metodami spektroskopowymi. Metody te ze względu na niskie energie (keV-MeV) są czułe na obrazy jąder w skalach czasowych rzędu 10^{-13}-10^{-9} s. Są to czasy znacznie dłuższe niż typowe okresy fluktuacji kształtów około 10^{-20} s, więc dają tylko rozmyty obraz wynikający z koherentnej superpozycji funkcji falowych we wszystkich kierunkach. Również eksperymenty polegające na rozpraszaniu elektronów na jądrach dają tylko uśredniony obraz.
Eksperyment STAR zastosował nową metodę, która jest czuła na deformacje jąder w ekstremalnie krótkich skalach czasowych 10^{-25} s. Polega ona na badaniu charakterystyk przepływu kolektywnego (collective-flow) w zderzeniach ciężkich jonów wysokich energii. Zarówno radialny jak i eliptyczny kolektywny przepływ cząstek jest czuły na kształt obszaru danego zderzenia w początkowej fazie. W połączeniu z modelowaniem ewolucji plazmy gluonowo-kwarkowej metodami hydrodynamiki pozwala to na odszyfrowanie tego pierwotnego kształtu wynikającego z przekrycia kształtów zderzanych jąder. Metoda ta została przetestowana z użyciem danych ze zderzeń U-238+U-238 i Au-197+Au-197 zebranych w latach 2012 oraz 2010 i 2011 odpowiednio dla energii \sqrt{s_{NN}}=193 GeV oraz \sqrt{s_{NN}}=200 GeV.

W trakcie prezentacji przedstawiona zostanie ta nowatorska metoda wraz z wynikami eksperymentu STAR opublikowanymi w czasopiśmie Nature. Porównanie z modelami pokazało, że jądra U-238 są znacznie wydłużone z małym odchyleniem od symetrii osiowej, co jest zgodne z oszacowaniami przy niższych energiach.