Kvarkar hålls normalt fjättrade i bl.a. protoner, neutroner och mesoner (partiklar bestående av kvarkar har samlingsnamnet hadroner) av den starka kraften vars kraftförmedlare är gluonen. Att slå ut en kvark ur t.ex. en proton går inte eftersom ju längre en kvark kommer från de andra två i tripletten desto starkare blir den sammanhållande kraften. Om man lyckas ge en kvark tillräcklig energi kan dock ett kvark-antikvark par bildas (en meson). Kvarkarnas viktiga egenskap att bara uppträda i par eller tripletter och vilka kvarkar som passar ihop har man systematiserat genom att införa ett begrepp, färgladdning som har paralleller både i färgläran och i elektricitetsläran. Genom att tillordna en färgladdning till varje kvark och bara tillåta sådan färgkombinationer som ger utåt sett färglösa partiklar har man kunnat systematisera hela den stora skaran kända hadroner.

Atomer är som vi vet utåt sett neutrala trots att de består av laddade partiklar, kärnan (positiv) och elektroner (negativa). Eftersom total positiv och negativ laddning är lika blir atomen utåt sett neutral. En laddad partikel som går igenom materia känner dock av de enskilda laddade partiklarna och växelverkar med dessa. Effekten blir att den förlorar energi till materialets laddade partiklar, d.v.s. bromsas in. Den laddade partikeln känner vi i dagligt tal som joniserande strålning och effekten av energiöverlämnandet är just det som sker t.ex. när man strålbehandlar cancerceller. Analogin mellan laddning och färgladdning blir här uppenbar.

RHIC kollideraren togs tekniskt sett i drift år 2000. Vintern 2001-2002 genomfördes den första experimentperioden med full energi hos de båda motriktade strålarna av guldkärnor. Energin uppgick till 100 GeV per nukleon och stråle. Det betyder att den tillgängliga energin blev mer än 10 gånger högre än vid den dittills kraftfullaste acceleratorn för tunga atomkärnor, nämligen SPS vid CERN.

Vid RHIC har man byggt upp fyra experimentuppställningar för studiet av högenergetiska kollisioner mellan tunga kärnor. De två stora universella experimenten heter PHENIX (www.phenix.bnl.gov) och STAR (www.star.bnl.gov) medan två mindre experiment, PHOBOS (www.phobos.bnl.gov) och BRAHMS (www4.rcf.bnl.gov/brahms/WWW) är inriktade på specialstudier.

Det svenska deltagandet i RHIC programmet utgörs av tungjonsgruppen i Lund och PHENIX experimentet (www.phenix.bnl.gov). Detta experiment är stort, med ca 350 aktiva deltagare från 12 länder, och en konstruktionskostnad på närmare 100 miljoner dollar. Det är speciellt inriktat på att studera de sällsynta, svagt växelverkande partiklarna från Kvark Gluon Plasmat. Därför är det konstruerat för att dra nytta av de högsta möjliga kollisionsintensiteterna som kan nås vid RHIC.

Även om PHENIX kapacitet ännu inte fullt ut kunnat utnyttjas i avvaktan på högintensitetsstrålar i acceleratorringarna har det en viktig del i de nya resultat som redovisas, bl.a. genom att observera effekterna både bland laddade och oladdade pi-mesoner. Särskilt de senare kan bestämmas noggrant i det energiområde där den intressanta undertryckningen slår igenom. Padkamrarna, som är den svenska detektorn i PHENIX, har som sin främsta egenskap att särskilja närliggande partiklar. Detta blir av speciell vikt när studierna, av hur jets modifieras, förfinas.

När väl full intensitet nås i acceleratorstrålarna är PHENIX utan konkurrens när det gäller att studera de svagt växelverkande partiklarna och deras budskap om QGP-fasen.

Sverige satsar även i framtiden på studiet av Kvark Gluon Plasmat genom att tungjonsgruppen i Lund deltar i uppbyggnaden av ALICE experimentet vid CERNs nya accelerator LHC (Large Hadron Colllider, http://alice.web.cern.ch/Alice/). De nya rönen från RHIC-experimenten gör att denna satsning får ytterligare relevans, bl.a. eftersom jet-produktion väntas vara än viktigare vid LHC energier. Kärnkollisioner vid LHC kommer att ha ca 30 gånger mer tillgänglig energi än vad man når vid RHIC. Möjlighet att studera QCD i färgladdade system med stor volym kommer att utgöra en ny, viktig testmiljö för modeller och teorier kring de fundamentala växelverkningarna och därmed ge oss en klarare bild av materiens innersta.

Gruppen tillhör pionjärerna inom denna typ av studier, som hade sin början med högenergetiska kärnor ur den kosmiska strålningen där dessa användes som projektiler vid kollisionerna. Sedan den acceleratorbaserade forskningen med högenergetiska (ofta kallade ultrarelativistiska) tungjonskollisioner blev möjlig på CERN 1986 har forskningsfältet kraftigt ökat i betydelse. Gruppen i Lund har haft en ledande roll när det gäller modellbyggnad och tolkning av resultat.

I och med RHIC och deltagandet i PHENIX experimentet har gruppen även dokumenterat hög kompetens när det gäller att utveckla nya tekniska lösningar för dessa extremt krävande mätsituationer. Tillsammans med svensk högteknologisk industri har gruppen bidragit med nyutvecklad utläsningselektronik, bland annat 3 olika specialtillverkade elektronikchips till PHENIX, till ett sammanlagt värde av ca 9 MSEK, samfinansierat av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse och Vetenskapsrådet (FRN-medel).

Parallellt med fysikanalys av data från PHENIX, utvecklas för närvarande detektorsystem för ALICE experimentet vid CERNs LHC som skall stå klart år 2007. Detta fullständigar gruppens profil som avancerad högteknologiskt partner i stora experimentella satsningar och grundforskningsintressent i fundamentala frågeställningar.

Gruppen består för närvarande av: Hans-Åke Gustafsson, Joakim Nystrand, Anders Oskarsson, Ingvar Otterlund, Sarah Rosendahl, Evert Stenlund, Henrik Tydesjö och Lennart Österman.