Zdjęcie detektora ALICE w CERN. Zdjęcie dzięki uprzejmości CERN.
Trzaskanie prawie nic razem nie zbliża naukowców do zrozumienia dziwnych stanów materii obecnych zaledwie milisekund po stworzeniu Wszechświata w Wielkim Wybuchu. Jest to według fizyków z CERN i Brookhaven National Laboratory, prezentujących swoje najnowsze odkrycia na konferencji Quark Matter 2012 w Waszyngtonie.
Zniszczając jony ołowiu w ramach mniej znanego eksperymentu ciężkiego jonu ALICE w CERN-ie, fizycy powiedzieli w poniedziałek, że stworzyli najgorętsze stworzone przez człowieka temperatury. W jednej chwili naukowcy z CERN odtworzyli plazmę kwarkowo-gluonową - w temperaturach o 38 procent wyższych niż w poprzedniej rekordowej plazmie o wartości 4 bilionów stopni. Ta plazma jest subatomową zupą i bardzo wyjątkowym stanem materii, o którym sądzono, że istniała najwcześniej po Wielkim Wybuchu. Wcześniejsze eksperymenty wykazały, że te szczególne odmiany plazmy zachowują się jak idealne, pozbawione tarcia płyny. To odkrycie oznacza, że fizycy badają najgęstszą i najgorętszą materię, jaką kiedykolwiek stworzono w laboratorium; 100 000 razy cieplejszy niż wnętrze naszego Słońca i gęstszy niż gwiazda neutronowa.
Naukowcy z CERN-u właśnie kończą lipcowe ogłoszenie o odkryciu nieuchwytnego bozonu Higgsa.
„Dziedzina fizyki ciężkich jonów ma kluczowe znaczenie dla badania właściwości materii w pierwotnym wszechświecie, jednego z kluczowych pytań fizyki fundamentalnej, do których rozwiązania ma służyć LHC i jego eksperymenty. Pokazuje, jak oprócz badania niedawno odkrytego bozonu podobnego do Higgsa, fizycy z LHC badają wiele innych ważnych zjawisk zarówno w zderzeniach proton-proton, jak i ołów-ołów ”- powiedział Rolf Heuer, dyrektor generalny CERN.
Według komunikatu prasowego odkrycia pomagają naukowcom zrozumieć „ewolucję materii o dużej gęstości, silnie oddziałującej w przestrzeni i czasie”.
Tymczasem naukowcy z Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) z Brookhaven twierdzą, że po raz pierwszy dostrzegli możliwą granicę oddzielającą zwykłą materię, złożoną z protonów i neutronów, od gorącej pierwotnej plazmy kwarków i gluonów we wczesnym Wszechświecie. Podobnie jak woda istnieje w różnych fazach, stałej, ciekłej lub parowej, w zależności od temperatury i ciśnienia, fizycy RHIC odkrywają granicę, w której zwykła materia zaczyna tworzyć się z plazmy kwarkowo-gluonowej poprzez rozbicie razem jonów złota. Naukowcy wciąż nie są pewni, gdzie narysować granice, ale RHIC dostarcza pierwszych wskazówek.
Jądra zwykłych dzisiejszych atomów i pierwotna plazma kwarkowo-gluonowa (QGP) reprezentują dwie różne fazy materii i oddziałują na najbardziej podstawowe siły Natury. Te interakcje są opisane w teorii znanej jako chromodynamika kwantowa lub QCD. Ustalenia z RHIC STAR i PHENIX pokazują, że doskonałe właściwości płynne plazmy kwarkowo-gluonowej dominują przy energiach powyżej 39 miliardów woltów elektronów (GeV). W miarę rozpraszania energii zaczynają pojawiać się interakcje między kwarkami a protonami i neutronami zwykłej materii. Pomiar tych energii daje naukowcom drogowskazy wskazujące na zbliżenie granicy między zwykłą materią a QGP.
„Krytyczny punkt końcowy, jeśli istnieje, występuje przy wyjątkowej wartości temperatury i gęstości, powyżej której QGP i zwykła materia mogą współistnieć”, powiedział Steven Vigdor, zastępca dyrektora laboratorium Brookhaven ds. Fizyki jądrowej i cząstek, który kieruje programem badawczym RHIC . „Jest analogiczny do punktu krytycznego, za którym ciekła woda i para wodna mogą współistnieć w równowadze termicznej”, powiedział.
Podczas gdy akcelerator cząstek Brookhaven nie jest w stanie sprostać rekordowym warunkom temperaturowym CERN, naukowcy z laboratorium Departamentu Energii USA twierdzą, że maszyna mapuje „słaby punkt” w tym przejściu fazowym.
Podpis pod zdjęciem: Schemat fazy jądrowej: RHIC znajduje się w „słodkim punkcie” energii do badania przejścia między zwykłą materią zbudowaną z hadronów a wczesną materią wszechświata znaną jako plazma kwarkowo-gluonowa. Dzięki uprzejmości amerykańskiego Departamentu Energii Brookhaven National Laboratory.
John Williams jest pisarzem naukowym i właścicielem TerraZoom, Kolorado, sklepu internetowego zajmującego się tworzeniem stron internetowych, specjalizującego się w mapowaniu stron internetowych i powiększaniu obrazów w Internecie. Pisze także wielokrotnie nagradzanego bloga, StarryCritters, interaktywną stronę poświęconą oglądaniu zdjęć z Wielkich Obserwatoriów NASA i innych źródeł w inny sposób. Były redaktor naczelny Final Frontier, jego prace pojawiły się w blogach Planetary Society, Air & Space Smithsonian, Astronomy, Earth, MX Developer's Journal, The Kansas City Star oraz w wielu innych gazetach i czasopismach.
