حرکت عجیب ذرات در برخوردهای هسته‌ای؛ اجرای الگوی لِوی در عمل

ذرات در برخورد‌های هسته‌ای با انرژی بالا به‌طرزی حرکت می‌کنند که پیرو الگویی به نام «راه‌پیمایی لِوی» است، حرکتی که در بسیاری از حوزه‌های علمی مشاهده می‌شود.

به گزارش ساینس دیلی، «راه‌پیمایی لِوی» (یا در برخی موارد، «پرواز لِوی») که به نام ریاضی‌دان پل لِوی نام‌گذاری شده، نوعی حرکت تصادفی را در طبیعت و فرآیند‌های علمی توصیف می‌کند. این الگو در پدیده‌های متنوعی از جمله چگونگی جستجوی شکارچیان برای غذا، نوسانات اقتصادی، میکروب‌شناسی، واکنش‌های شیمیایی و حتی دینامیک اقلیمی مشاهده می‌شود.

راه‌پیمایی لِوی در برخورد‌های هسته‌ای با انرژی بالا

در آخرین تحقیقات خود، دانیل کینچس، مارتون ناگی و ماته چاناد از دپارتمان فیزیک اتمی دانشگاه ال‌تی‌ای (ELTE) و برنامه برتری فیزیک نجومی و ذرات (TKP) نشان داده‌اند که حرکت ذرات در برخورد‌های هسته‌ای با انرژی بالا پیرو همین چارچوب ریاضی است. یافته‌های آنها بر اهمیت گسترده و بین‌رشته‌ای راه‌پیمایی لِوی در درک سیستم‌های پیچیده تأکید می‌کند.

دانیل کینچس، پژوهشگر پست‌دکترا در ال‌تی‌ای، می‌گوید: «مطالعات مبتنی بر شبیه‌سازی ما نشان داده‌اند که اگر مسیر ذرات را دنبال کنیم، طول گام‌ها و توزیع مکان‌های نهایی با ریاضیات راه‌پیمایی لِوی مطابقت دارد.»

شواهد تجربی از شتاب‌دهنده‌های ذره‌ای

یک مطالعه اخیر منتشرشده در نشریه «فیزیک ارتباطات» (Communications Physics) یافته‌های مشاهده‌شده توسط پژوهشگران ال‌تی‌ای را در چندین آزمایش بزرگ‌مقیاس در طول سال‌ها تأیید می‌کند. با استفاده از شبیه‌سازی‌های عددی مبتنی بر مدل‌های نظری، نتایج این مطالعه با داده‌های به‌دست‌آمده از اندازه‌گیری‌های ال‌تی‌ای در چندین شتاب‌دهنده بزرگ ذره‌ای، از جمله SPS CERN (آزمایش NA۶۱)، RHIC BNL (آزمایش‌های PHENIX و STAR) و LHC CERN (آزمایش CMS) به‌طور نزدیکی هماهنگ است.

این تحقیق نشان می‌دهد که توزیع موقعیت‌های ذرات پس از برخورد‌ها پیرو توزیع نرمال (گاوسی) نیست، بلکه به‌جای آن پیرو توزیع پایدار لِوی است که به آرامی کاهش می‌یابد.

 ماته چاناد، استاد ال‌تی‌ای، اضافه می‌کند: «این همچنین به این معناست که دینامیک این فرآیند‌ها مشابه آنچه در بسیاری دیگر از زمینه‌های علمی، از بیولوژی تا علوم زمین و اقتصاد مشاهده می‌شود، است.»

زیرمجموعه فیزیک یون‌های سنگین که به سؤالات مشابهی می‌پردازد، «فمتوسکوپی» نام دارد، زیرا به کاوش ساختار زمانی-مکانی برخورد‌های هسته‌ای در مقیاس فمتوثانیه می‌پردازد.

پژوهشگران در ال‌تی‌ای در خط مقدم این رشته فمتوسکوپی قرار دارند و به‌طور تجربی و نظری در تحقیقات مرتبط مشارکت دارند و به‌طور منظم نتایج مرتبط خود را در کنفرانس‌های بین‌المللی بزرگ ارائه می‌دهند. مقاله منتشرشده آنها ممکن است جهت جدیدی به تحقیقات تجربی بدهد و به روشن‌سازی منشأ توزیع‌های لِوی مشاهده‌شده کمک کند.

انتهای پیام/