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/ NetNews Usenet Archive 1992 #18 / NN_1992_18.iso / spool / sci / physics / 12905 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1992-08-16  |  4.5 KB
  1. Path: sparky!uunet!stanford.edu!agate!dog.ee.lbl.gov!csa2.lbl.gov!sichase
  2. From: sichase@csa2.lbl.gov (SCOTT I CHASE)
  3. Newsgroups: sci.physics
  4. Subject: Re: Symmetries, groups, and categories
  5. Date: 16 Aug 92 18:55:30 GMT
  6. Organization: Lawrence Berkeley Laboratory - Berkeley, CA, USA
  7. Lines: 72
  8. Distribution: na
  9. Message-ID: <25518@dog.ee.lbl.gov>
  10. References: <1992Aug13.122004.19299@nuscc.nus.sg> <1992Aug13.182411.11593@galois.mit.edu> <4537@news.duke.edu> <1992Aug14.195651.22652@galois.mit.edu>
  11. Reply-To: sichase@csa2.lbl.gov
  12. NNTP-Posting-Host: 128.3.254.197
  13. News-Software: VAX/VMS VNEWS 1.3-4   
  14.  
  15. In article <1992Aug14.195651.22652@galois.mit.edu>, jbaez@zermelo.mit.edu (John C. Baez) writes...
  16. > 
  17. >Another cool thing is that superdense superheated plasmas of baryons and
  18. >mesons can get so hot that the quarks become effectively free... I think
  19. >Scott is working on torturing particles in this manner.
  20.  
  21. Correct.  But I would describe it a little bit differently.  If you heat
  22. up a chunk of nuclear matter (most closely approximated in the laboratory
  23. by colliding heavy nuclei at high energy) you will convert the nuclear 
  24. liquid into a hadronic gas.  Further heat or pressure will convert the
  25. hadron gas into a plasma of free quarks and qluons, called (for some
  26. strange reason) a quark-gluon plasma, or QGP.  At least that is what
  27. many people believe on the basis of zillions of CPU hours of lattice
  28. gauge calculation.
  29.  
  30. The experimental problem is a nightmare.  In the latest generation
  31. experiment (on which I have worked a little when I should have been
  32. working on my thesis expt.) Au nuclei will collide at 200 GeV/nucleon
  33. in the C.M. at a new accelerator at BNL called RHIC (Relativistic Heavy
  34. Ion Collider.)  Typical particle multiplicities are 6000 per collision,
  35. of which 1000 will land in the acceptance of our central TPC.  By
  36. comparison, CDF sees multiplities of order 100.  
  37.  
  38. The idea is to have so many particles that the system approximates a 
  39. thermodynamic state resembling infinite nuclear matter, with properties
  40. which can be calculated using the statistical mechanics of strong
  41. interactions.
  42.  
  43. The big problem is identifying an unambiguous "signature" for QGP formation
  44. during the hot dense phase of the interaction.  After all, after a few 
  45. Fermi/c, the system expands and, if it ever *was* a QGP, rehadronizes into
  46. mostly pions and other junk which fly into your detector and look an awful
  47. lot like the mess you would see if the collision had produced a hadron gas
  48. instead.  
  49.  
  50. One signature that has gotten some broad attention is "J/Psi suppression."
  51. The idea is that in a collision which passes through a QGP phase, 
  52. charm-anticharm pairs which are formed in individual parton-parton interactions 
  53. are Debye screened from one another due to the "melted vacuum" of the QGP,
  54. which is no longer confining.  There will be a larger tendency toward
  55. producing open charm in such a collision than one in which a QGP is not formed,
  56. leading to a suppression of dileptons at the J/Psi mass, a fairly 
  57. straightforward experimental signature.  So you vary the beam energy, 
  58. system mass, and trigger, and you watch what happens to the J/Psi yield in
  59. a dilepton experiement.  Having seen suppression in events with high
  60. transverse energy (a typical trigger condition) relative to minimum bias,
  61. the crux of the issue is whether there can be a "standard" nuclear physics
  62. explanation of the same effect.
  63.  
  64. There are many other signatures being studied.  Our experiment, STAR, at
  65. RHIC, will study, among other things, "jet quenching" which is a process
  66. by which hard quarks passing through a bubble of QGP loose energy, so that
  67. in the end there are fewer hard jets than in non-QGP-forming collisions.
  68.  
  69. The nuclear physics of many-particle collisions is complex and not well
  70. understood, so we are really on the hairy edge of experimental possibility.
  71. Deciphering what any experiment ultimately means is a difficult business.
  72. It's not as clear as many particle physics experiments, where the result
  73. is the measurement of a single well-defined quantity.  Rather, evidence
  74. for quark deconfinement in heavy-ion collisions is likely to be a cumulative
  75. body of many indirect pieces of evidence.
  76.  
  77. There's so much more to say about the subject, that if I don't stop now
  78. I'll end up writing a book - which really should wait until I graduate.
  79.  
  80. -Scott
  81. --------------------
  82. Scott I. Chase            "The question seems to be of such a character
  83. SICHASE@CSA2.LBL.GOV        that if I should come to life after my death
  84.                 and some mathematician were to tell me that it
  85.                 had been definitely settled, I think I would
  86.                 immediately drop dead again."      - Vandiver
  87.