Φωτογραφία του ανιχνευτή ALICE στο CERN. Φωτογραφία ευγενική προσφορά του CERN.
Το να χτυπάς σχεδόν τίποτα μαζί φέρνει τους επιστήμονες πιο κοντά στην κατανόηση των περίεργων καταστάσεων της ύλης που υπάρχουν μόλις χιλιοστά του δευτερολέπτου μετά τη δημιουργία του Σύμπαντος στο Big Bang. Αυτό σύμφωνα με τους φυσικούς από το CERN και το Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven, παρουσιάζοντας τα τελευταία τους ευρήματα στο συνέδριο Quark Matter 2012 στην Ουάσιγκτον, DC.
Με τη συντριβή ιόντων μολύβδου στο λιγότερο γνωστό πείραμα βαρέων ιόντων ALICE του CERN, οι φυσικοί δήλωσαν τη Δευτέρα ότι δημιούργησαν τις πιο καυτές ανθρωπογενείς θερμοκρασίες ποτέ. Σε μια στιγμή, οι επιστήμονες του CERN αναδημιούργησαν ένα πλάσμα quark-gluon - σε θερμοκρασίες 38 τοις εκατό θερμότερο από ένα προηγούμενο ρεκόρ πλάσματος 4 τρισεκατομμυρίων βαθμών. Αυτό το πλάσμα είναι μια υποατομική σούπα και η μοναδική κατάσταση της ύλης που πιστεύεται ότι υπήρχε στις πρώτες στιγμές μετά το Big Bang. Παλαιότερα πειράματα έδειξαν ότι αυτές οι συγκεκριμένες ποικιλίες πλασμάτων συμπεριφέρονται σαν τέλεια υγρά χωρίς τριβή. Αυτό το εύρημα σημαίνει ότι οι φυσικοί μελετούν την πυκνότερη και πιο καυτή ύλη που δημιουργήθηκε ποτέ σε εργαστήριο. 100.000 φορές πιο ζεστό από το εσωτερικό του Ήλιου μας και πυκνότερο από ένα αστέρι νετρονίων.
Οι επιστήμονες του CERN μόλις έρχονται από την ανακοίνωσή τους τον Ιούλιο για την ανακάλυψη του αόριστου μποζονίου Higgs.
«Ο τομέας της φυσικής βαρέων ιόντων είναι ζωτικής σημασίας για την ανίχνευση των ιδιοτήτων της ύλης στο αρχέγονο σύμπαν, ένα από τα βασικά ζητήματα της θεμελιώδους φυσικής που ο LHC και τα πειράματά του έχουν σχεδιαστεί για να αντιμετωπίσουν. Απεικονίζει πώς εκτός από την έρευνα του πρόσφατα ανακαλυφθέντος μποζονίου Higgs, οι φυσικοί στο LHC μελετούν πολλά άλλα σημαντικά φαινόμενα τόσο σε συγκρούσεις πρωτονίων-πρωτονίων όσο και μολύβδου-μολύβδου », δήλωσε ο Γενικός Διευθυντής του CERN Rolf Heuer.
Σύμφωνα με ένα δελτίο τύπου, τα ευρήματα βοηθούν τους επιστήμονες να κατανοήσουν την «εξέλιξη της ύλης υψηλής πυκνότητας και αλληλεπίδρασης τόσο στο χώρο όσο και στο χρόνο».
Εν τω μεταξύ, οι επιστήμονες στο Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) του Brookhaven, λένε ότι έχουν παρατηρήσει την πρώτη ματιά ενός πιθανού ορίου που χωρίζει τη συνηθισμένη ύλη, αποτελούμενη από πρωτόνια και νετρόνια, από το ζεστό αρχέγονο πλάσμα των κουάρκ και των γλουόνων στο πρώιμο Σύμπαν. Ακριβώς όπως το νερό υπάρχει σε διαφορετικές φάσεις, στερεά, υγρά ή ατμούς, ανάλογα με τη θερμοκρασία και την πίεση, οι φυσικοί της RHIC ξεδιπλώνουν το όριο από το οποίο αρχίζει να σχηματίζεται συνηθισμένη ύλη από το πλάσμα γλουόνου κουάρκ, συνθλίβοντας μαζί χρυσά ιόντα. Οι επιστήμονες δεν είναι ακόμα σίγουροι πού να σχεδιάσουν τις οριακές γραμμές, αλλά το RHIC παρέχει τις πρώτες ενδείξεις.
Οι πυρήνες των συνηθισμένων ατόμων του σήμερα και το αρχέγονο πλάσμα quark-gluon, ή QGP, αντιπροσωπεύουν δύο διαφορετικές φάσεις της ύλης και αλληλεπιδρούν στις πιο βασικές δυνάμεις της Φύσης. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις περιγράφονται σε μια θεωρία γνωστή ως κβαντική χρωμοδυναμική, ή QCD. Τα ευρήματα από τα STAR και PHENIX της RHIC δείχνουν ότι οι τέλειες ιδιότητες υγρού του πλάσματος quark gluon κυριαρχούν σε ενέργειες άνω των 39 δισεκατομμυρίων ηλεκτρονίων βολτ (GeV). Καθώς η ενέργεια διαλύεται, αρχίζουν να εμφανίζονται αλληλεπιδράσεις μεταξύ των κουάρκ και των πρωτονίων και των νετρονίων της συνηθισμένης ύλης. Η μέτρηση αυτών των ενεργειών δίνει στους επιστήμονες πινακίδες που δείχνουν την προσέγγιση ενός ορίου μεταξύ της συνηθισμένης ύλης και του QGP.
«Το κρίσιμο τελικό σημείο, εάν υπάρχει, εμφανίζεται σε μια μοναδική τιμή θερμοκρασίας και πυκνότητας πέρα από την οποία μπορούν να συνυπάρχουν QGP και συνηθισμένες ύλες», δήλωσε ο Steven Vigdor, Αναπληρωτής Διευθυντής Εργαστηρίου Πυρηνικής και Φυσικής Σωματιδίων του Brookhaven, ο οποίος ηγείται του ερευνητικού προγράμματος RHIC . «Είναι ανάλογο με ένα κρίσιμο σημείο πέραν του οποίου το υγρό νερό και οι υδρατμοί μπορούν να συνυπάρχουν στη θερμική ισορροπία», είπε.
Παρόλο που ο επιταχυντής σωματιδίων του Brookhaven δεν μπορεί να ταιριάξει με τις συνθήκες θερμοκρασίας του CERN, οι επιστήμονες στο εργαστήριο του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ λένε ότι η μηχανή χαρτογραφεί το «γλυκό σημείο» σε αυτή τη φάση μετάβασης.
Image caption: Το διάγραμμα πυρηνικής φάσης: Το RHIC βρίσκεται στο ενεργειακό «γλυκό σημείο» για να εξερευνήσει τη μετάβαση μεταξύ της συνηθισμένης ύλης από αδρονίων και της πρώτης ύλης του σύμπαντος γνωστή ως πλάσμα κουάρκ-γλουόν. Ευγενική προσφορά του Εθνικού Εργαστηρίου Brookhaven του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ.
Ο Τζον Ουίλιαμς είναι επιστημονικός συγγραφέας και ιδιοκτήτης του TerraZoom, ενός καταστήματος ανάπτυξης ιστοσελίδων με έδρα το Κολοράντο που ειδικεύεται στη χαρτογράφηση ιστού και στα διαδικτυακά ζουμ εικόνας. Γράφει επίσης το βραβευμένο blog, StarryCritters, έναν διαδραστικό ιστότοπο αφιερωμένο στην εξέταση εικόνων από τα Μεγάλα Παρατηρητήρια της NASA και άλλες πηγές με διαφορετικό τρόπο. Πρώην συνεισφέρων συντάκτης για το Final Frontier, το έργο του εμφανίστηκε στο Planetary Society Blog, Air & Space Smithsonian, Astronomy, Earth, MX Developer's Journal, The Kansas City Star και σε πολλές άλλες εφημερίδες και περιοδικά.
