Mały Wielki Wybuch w CERN. Fizycy odtworzyli pierwotną zupę kosmosu za pomocą lżejszych pierwiastków

Eksperyment, który cofa czas o 13,8 miliarda lat

Zaledwie w ułamku pierwszego miliona części sekundy po Wielkim Wybuchu nasz wszechświat wyglądał zupełnie inaczej niż dzisiaj. Zamiast gwiazd, planet czy chociażby stabilnych protonów i neutronów, istniała wyłącznie ekstremalnie gęsta, rozgrzana do granic możliwości „zupa”. Mowa o plazmie kwarkowo-gluonowej (QGP) – pierwotnym stanie materii, w którym fundamentalne składniki cząstek poruszały się całkowicie swobodnie.

Przez lata panowało przekonanie, że odtworzenie tego egzotycznego stanu w warunkach laboratoryjnych wymaga użycia potężnych młotów energetycznych – czyli zderzania bardzo ciężkich jąder atomowych, takich jak ołów. Międzynarodowy zespół fizyków pracujący przy detektorze ALICE w ośrodku CERN oraz naukowcy z Uniwersytetu Kopenhaskiego postanowili jednak zaryzykować i przesunąć te granice.

Zderzenia tlenu i neonu, czyli geometryczny cień pradawnych jąder

W ramach przełomowych eksperymentów w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) naukowcy doprowadzili do precyzyjnych zderzeń znacznie lżejszych pierwiastków: tlenu-16 oraz neonu-20. Okazało się, że te mikroskopijne „małe Wielkie Wybuchy” w zupełności wystarczą, aby na ułamek sekundy stopić materię w plazmę kwarkowo-gluonową.

Najciekawsze w całej procedurze jest to, w jaki sposób badacze dowiedli skuteczności reakcji. Wykorzystali rozpad powstałej plazmy niczym swego rodzaju rentgen. Ruch cząstek wylatujących po zderzeniu odzwierciedlał geometryczny kształt wyjściowych jąder:

• Jądra tlenu-16, charakteryzujące się bardziej sferyczną budową, generowały symetryczne, zaokrąglone wzorce cząstek.
• Jądra neonu-20, przypominające swoim kształtem kręgle do gry w bowling, pozostawiały wyraźnie wydłużone ślady.

„To trochę tak, jakby świecić światłem na ukryty przedmiot i obserwować jego cień” – tłumaczą badacze z Instytutu Nielsa Bohra. Ta metoda pozwala nie tylko badać początki kosmosu, ale również precyzyjnie testować działanie siły jądrowej silnej.

Źródło: GeekWeek w INTERIA.PL – technologie, nauka, lifestyle i podróże