W świecie fizyki ogłoszono ostatnio dziwne wyniki. Płyn o ujemnej masie skutecznej i odkrycie pięciu nowych cząstek stanowią wyzwanie dla naszego zrozumienia wszechświata.
Nowe wyniki z ALICE (A Large Ion Collider Experiment) dodają dziwności.
ALICE jest detektorem dużego zderzacza hadronów (LHC). Jest to jeden z siedmiu detektorów, a rolą ALICE jest „badanie fizyki silnie oddziałującej materii przy ekstremalnych gęstościach energii, gdzie faza materii zwana formami plazmy kwarkowo-gluonowej”, według strony internetowej CERN. Plazma kwarkowo-gluonowa jest stanem materii, który istniał zaledwie kilka milionowych części sekundy po Wielkim Wybuchu.
W czymś, co moglibyśmy nazwać normalną materią - znanymi atomami, o których wszyscy uczymy się w szkole średniej - protony i neutrony składają się z kwarków. Te kwarki są utrzymywane razem przez inne cząstki zwane gluonami. („Klej”, rozumiesz?) W stanie zwanym uwięzieniem kwarki i gluony są trwale połączone. W rzeczywistości kwarki nigdy nie obserwowano w izolacji.
LHC służy do zderzania cząstek ze sobą przy bardzo dużych prędkościach, tworząc temperatury, które mogą być 100 000 razy wyższe niż w centrum naszego Słońca. W nowych wynikach właśnie opublikowanych z CERN jony ołowiu zderzyły się, a wynikające z nich ekstremalne warunki zbliżają się do odtworzenia stanu Wszechświata w tych kilku milionowych częściach sekundy po Wielkim Wybuchu.
W tych ekstremalnych temperaturach stan zamknięcia został złamany, a kwarki i gluony zostały uwolnione i utworzyły plazmę kwarkowo-gluonową.
Jak dotąd jest to całkiem dobrze zrozumiane. Ale w tych nowych wynikach wydarzyło się coś dodatkowego. Zwiększono produkcję tak zwanych „dziwnych hadronów”. Dziwne hadrony są dobrze znanymi cząsteczkami. Mają imiona takie jak Kaon, Lambda, Xi i Omega. Nazywa się je dziwnymi hadronami, ponieważ każdy z nich ma jeden „dziwny kwark”.
Jeśli to wszystko wydaje się trochę mętne, oto dinger: Dziwne hadrony mogą być dobrze znanymi cząsteczkami, ponieważ zostały zaobserwowane w zderzeniach między ciężkimi jądrami. Ale nie zaobserwowano ich podczas zderzeń protonów.
„Możliwość izolacji zjawisk podobnych do plazmy kwarkowo-gluonowej w mniejszym i prostszym systemie… otwiera zupełnie nowy wymiar dla badania właściwości stanu podstawowego, z którego wyłonił się nasz wszechświat”. - Federico Antinori, rzecznik współpracy ALICE.
„Jesteśmy bardzo podekscytowani tym odkryciem” - powiedział Federico Antinori, rzecznik współpracy ALICE. „Ponownie uczymy się dużo o tym pierwotnym stanie materii. Możliwość izolacji zjawisk podobnych do plazmy kwarkowo-gluonowej w mniejszym i prostszym układzie, takim jak zderzenie dwóch protonów, otwiera zupełnie nowy wymiar dla badania właściwości stanu podstawowego, z którego wyłonił się nasz wszechświat. ”
Stworzenie plazmy kwarkowo-gluonowej w CERN zapewnia fizykom okazję do zbadania silnych interakcji. Silne oddziaływanie znane jest również jako siła silna, jedna z czterech podstawowych sił we Wszechświecie i ta, która wiąże kwarki w protony i neutrony. Jest to także okazja do zbadania czegoś innego: zwiększonej produkcji dziwnych hadronów.
Pysznym zwrotem CERN nazywa to zjawisko „zwiększoną produkcją obcości”. (Ktoś z CERN ma talent do języka.)
Zwiększoną produkcję dziwności z plazmy kwarkowo-gluonowej przewidywano w latach 80. XX wieku i zaobserwowano w latach 90. XX w. W Super Proton Synchrotron firmy CERN. Eksperyment ALICE w LHC daje fizykom najlepszą jak dotąd okazję do zbadania, w jaki sposób zderzenia proton-proton mogą zwiększyć wytwarzanie obcości w taki sam sposób, jak kolizje ciężkich jonów.
Według komunikatu prasowego ogłaszającego te wyniki: „Dokładniejsze badanie tych procesów będzie kluczem do lepszego zrozumienia mikroskopijnych mechanizmów plazmy kwarkowo-gluonowej i zbiorowego zachowania cząstek w małych systemach”.
Nie mógłbym tego lepiej powiedzieć.
