A CERN fizikusai azt állítják, hogy nekik sikerült véletlenül elkészíteni a kettős-gluon plazmát a Nagy Hadron Összeütközőn (LHC) a Big Bang kérdésével. E kísérletek eredményeit a Nature Physics folyóiratban tették közzé.
„Nagyon örülünk ennek a felfedezésnek. Új lehetőségünk van az anyag elsődleges állapotában való tanulmányozására. Az a képesség, hogy a kvark-gluon plazmát egyszerűbb és kényelmesebb körülmények között, például proton ütközésekkel tanulmányozzuk, egy teljesen új dimenziót nyit meg számunkra, hogyan lehet megvizsgálni, hogyan viselkedett az univerzum a Nagyrobbanás alatt és azt megelőzően”- mondta Federico Antinori (Federcio Antinori), az ALICE együttműködésének hivatalos képviselője az LHC-n belül.
Az úgynevezett kvark-gluon plazma vagy „quagma” az anyag apró részecskékké szétszerelve - kvarkok és gluonok, amelyeket általában protonok, neutronok és más részecskék tartanak erős atommag kölcsönhatások révén. A kvarkok és gluonok „felszabadításához” óriási hőmérsékletekre és energiára van szükség, amelyek - ahogy a tudósok manapság úgy gondolják - a természetben csak a Nagyrobbanás idején léteztek.
Körülbelül tíz évvel ezelőtt a fizikusok rájöttek, hogy ilyen körülményeket úgy lehet létrehozni, hogy elég nagy nehéz ionokat ütköznek egymással erőteljes részecskegyorsítók segítségével. Régóta a tudósok úgy gondolták, hogy a quagma nem állítható elő más módon, ám tavaly látták az első jeleket, hogy ez nem volt a helyzet, amikor az LHC-ben a CMS detektorral végzett közelmúltbeli kísérletek eredményeit tanulmányozták. Kiderült, hogy az "Univerzum elsődleges anyagát" egyedüli protonok és ólomionok ütközése képezi.
Antinori és kollégái úgy találták, hogy egyfajta quagma analóg is előfordul, amikor a protonok ütköznek egymással, és megvizsgálják az ALICE detektor által összegyűjtött adatokat az LHC 2015. áprilisi újraindulása után és a mai napig.
A protonok és a neutronok kétféle szubatomi részecskékből állnak - „le” (d) és „fel” (u) kvarkok. Négy másik kvark típus létezik - imádnivaló (b), elvarázsolt (©), furcsa (k) és igaz (t). Ezek képezik az anyag egzotikus formáinak alapját, és a természetben nem léteznek stabil formában. Mindezek a kvarkok, amint azt a tudósok mondják, csak "szabad" gluonok jelenlétében alakulhatnak ki egy kvark-gluon plazmában.
Amint az ALICE megfigyelései megmutatták, a protonok egymás közötti ütközése gyakran a kvark-gluon plazma mikroszkopikus "felhőinek" megjelenését eredményezte - elképzelhetetlenül magas hőmérsékletre hevített elpusztult protonok kvarkjainak és gluonjainak "levesét" - körülbelül négy trillió Celsius fokot. Az detektor nagy mennyiségben detektálta az úgynevezett "furcsa" kvarcokat tartalmazó részecskék nyomát.
Érdekes módon a sok "furcsa" kvarcot tartalmazó részecskék gyakrabban jelentek meg, mint a proton ütközések más termékei. A tudósok úgy vélik, hogy ez születésének szokatlan körülményeire utal, amelyek összekapcsolódnak azokkal a körülményekkel, amelyek a kvark-gluon plazma belsejében uralkodtak annak kialakulásakor.
Promóciós videó:
Ez véleményük szerint azt sugallja, hogy a „quagma” tulajdonságai a fizikusok számára „kényelmesebb” protonok ütközésével tanulmányozhatók, nem pedig az összetett nehézionokkal, amelyek közelebb hoznak minket annak megértéséhez, hogy az Univerzum miként nézett ki a Nagyrobbanás előtt és alatt.