Fysiker från CERN hävdar att de av misstag lyckades skapa hos Large Hadron Collider (LHC) en kvark-gluonplasma, frågan om Big Bang. Resultaten av dessa experiment publicerades i tidskriften Nature Physics.
”Vi är mycket nöjda med denna upptäckt. Vi har en ny möjlighet att studera materia i dess primära tillstånd. Förmågan att studera kvark-gluonplasma under enklare och mer praktiska förhållanden, såsom protonkollisioner, öppnar upp en helt ny dimension för oss om hur vi kan studera hur universum uppförde sig under och före Big Bang, säger Federico Antinori (Federcio Antinori), officiell representant för ALICE-samarbetet inom LHC.
Den så kallade kvark-gluonplasma, eller "quagma", är materia, "demonteras" till små partiklar - kvarkar och gluoner, som vanligtvis hålls inuti protoner, neutroner och andra partiklar genom starka kärnkraftsinteraktioner. För "frisläppande" av kvarkar och gluoner krävs gigantiska temperaturer och energier, som, som forskarna idag tror, fanns i naturen först vid Big Bang.
För cirka tio år sedan räknade fysiker ut att sådana förhållanden kan skapas genom att kollidera tillräckligt tunga joner med varandra med hjälp av kraftfulla partikelacceleratorer. Under lång tid trodde forskare att kvagma inte kunde erhållas på något annat sätt, men förra året såg de de första tecknen på att detta inte var fallet när de studerade resultaten från de senaste experimenten på CMS-detektorn i LHC. Det visade sig att universums "primära materia" bildas av kollisioner av enstaka protoner och blyjoner.
Antinori och hans kollegor konstaterade att en slags kvagma-analog också uppstår när protoner kolliderar med varandra och studerar informationen som samlats in av ALICE-detektorn efter att ha startat om LHC i april 2015 till idag.
Protoner och neutroner består av två typer av subatomära partiklar - "ner" (d) och "upp" (u) kvarkar. Det finns fyra andra typer av kvarkar - bedårande (b), förtrollade (©), konstiga (r) och sanna (t). De utgör grunden för exotiska former av materia och finns inte i naturen i en stabil form. Alla dessa kvarkar, som forskare säger, kan bara bildas i närvaro av "fria" gluoner, inuti en kvark-gluonplasma.
Som observationer vid ALICE visade ledde kollisionen av protoner med varandra ofta till uppkomsten av mikroskopiska "moln" av kvark-gluonplasma - en "soppa" av kvarkar och gluoner från förstörda protoner, uppvärmda till otänkbart höga temperaturer - cirka fyra biljoner grader Celsius. Dess spår i form av partiklar innehållande så kallade "konstiga" kvarkar upptäcktes av detektorn i stora mängder.
Intressant nog uppträdde partiklar med ett stort antal "konstiga" kvarkar oftare än andra produkter av protonkollisioner. Forskare tror att detta indikerar de ovanliga omständigheterna vid deras födelse som är förknippade med förhållandena som regerade i kvark-gluonplasma vid tidpunkten för dess bildning.
Kampanjvideo:
Detta föreslår enligt deras åsikt att egenskaperna hos "quagma" kan studeras med hjälp av kollisioner av protoner som är "praktiska" för fysiker, snarare än komplexa tunga joner, vilket kommer att leda oss närmare förståelse för hur universumet såg ut före och under Big Bang.