Relativistic Heavy Ion Collider

Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) on Brookhaven National Laboratoryn ylläpitämä raskasionitörmäytin Long Islandilla Yhdysvalloissa. RHIC aloitti toimintansa vuonna 2000, ja se on ensimmäinen nimenomaan raskasionitörmäyksiä varten rakennettu törmäytin. Törmäytin sijaitsee noin 12 jalkaa (3,7 metriä) maan alla ja törmäytintunnelirengas on noin 2,4 mailia (3,8 kilometriä) pitkä. RHIC:ssa on neljä hiukkasilmaisinta: STAR, PHENIX, PHOBOS ja BRAHMS. RHIC:ssa törmäytetään pääasiassa täysin ionisoituneita kulta-atomin ytimiä, mutta siellä suoritetaan myös protoni-protoni-, kupari-kupari- ja deuterium-kultatörmäytyksiä. Törmäystunnelissa on tavanomaisesti tyhjiö ja hiukkaset kiihdytetään lähes valonnopeuteen, jotta saataisiin mahdollisimman suuri törmäysenergia. RHIC:ssa kultaionien törmäytyksessä saavutetaan tyypillisesti 200 GeV:n törmäysenergia (100 GeV/ydin). RHIC:ssä protonien törmäytyksessä mitattu maksimienergia on 500 GeV (vrt. LHC:ssä tullaan saavuttamaan protonitörmäyksessä 14 TeV:n energia). Normaaleissa olosuhteissa kvarkit ovat sitoutuneita gluonien välityksellä hadroneiksi (esim. protoniksi ja neutroniksi) eivätkä esiinny yksittäin vapaina. Kun törmäytetään kaksi raskasta ydintä korkealla energialla, ytimen protonit ja neutronit ikään kuin sulavat vapaiksi kvarkeiksi ja gluoneiksi. Tämä aineen olomuotoa kutsutaan kvarkki-gluoniplasmaksi, jota voi esiintyä ainoastaan todella kuumassa ja korkeassa paineessa. Törmäyksen jälkeen kvarkki-gluoniplasma jäähtyy ja laajenee nopeasti, jolloin kvarkit ja gluonit sitoutuvat takaisin hadroneiksi. Kvarkki-gluoniplasmaa ei voi havaita suoraan, koska se hadronisoituu niin nopeasti törmäyksen jälkeen. Sen olemassa olo pystytään päättelemään vain sen perusteella, mitä törmäyksessä syntyviä hiukkasia ja niiden energioita hiukkasilmaisimet havaitsevat. RHIC:n tavoitteena onkin tuottaa ja tutkia kvarkki-gluoniplasmaa, mikä kehittää tietoutta hiukkasten rakenteesta. Aiheesta muualla RHIC