「小さなビッグバン」を再現――ボウリングピン形の原子核が宇宙初期の姿に新たな光を当てる(Researchers create a Little Big Bang: Bowling-pin-shaped nuclei shed new light on the Universe’s first moments)

2026-08-20 コペンハーゲン大学(UCPH)

コペンハーゲン大学ニールス・ボーア研究所の研究者らは、CERNのALICE実験で酸素16とネオン20という比較的小さな原子核を衝突させ、ビッグバン直後の宇宙に存在したとされるクォーク・グルーオン・プラズマを生成した。従来は鉛などの重い原子核が必要と考えられていたが、今回その限界を小型原子核まで広げた。衝突後に生じる粒子の運動パターンから、原子核の形状も推定でき、ネオンを含む衝突では「ボウリングのピン」のような形状が反映された。原子核の形状は陽子・中性子の配置や強い力に関する情報を含むため、この手法は高エネルギー衝突から核構造を探る新しい方法となる可能性がある。研究成果は『Physical Review Letters』に掲載され、初期宇宙の物質状態と原子核構造を同時に理解する手掛かりを提供する。

「小さなビッグバン」を再現――ボウリングピン形の原子核が宇宙初期の姿に新たな光を当てる(Researchers create a Little Big Bang: Bowling-pin-shaped nuclei shed new light on the Universe’s first moments)
The ALICE detector at CERN (credit: Julien Ordan/CERN)

<関連情報>

核幾何学駆動異方性流れの証拠O+OそしてNe+Ne衝突事故√SNN=5.36  TeV Evidence of Nuclear Geometry-Driven Anisotropic Flow in O+O and Ne+Ne Collisions at √SNN=5.36  TeV

I. J. Abualrob, S. Acharya, G. Aglieri Rinella, L. Aglietta, N. Agrawal, Z. Ahammed, S. Ahmad, I. Ahuja, Z. Akbar et al. (ALICE Collaboration)
Physical Review Letters  Published: 17 August, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/gymp-vp87

Abstract

A central question in strong-interaction physics, governed by quantum chromodynamics (QCD), is whether femtoscale droplets of quark-gluon plasma form in small collision systems involving projectiles significantly smaller than heavy ions. Collisions of light ions such as 16O and 20Ne offer a unique opportunity to probe the emergence of collective behavior in QCD matter. This Letter presents the first measurements of the elliptic (ν2) and triangular (ν3) flow of charged particles in 16O–16O and 20Ne–20Ne collisions at a center-of-mass energy per nucleon pair of √SNN=5.36  TeV with the ALICE detector. The hydrodynamic model predictions, explicitly incorporating the nuclear structures of 16O and 20Ne, exhibit a good agreement with the flow measurements presented. The observed increase of ν2 in central Ne–Ne collisions relative to OO collisions, driven by the nuclear geometries, highlights the importance of utilizing light nuclei with well-defined geometric shapes to constrain the initial conditions. These findings support the presence of nuclear geometry-driven hydrodynamic flow in light-ion collisions at the LHC.

1701物理及び化学
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