Fyzici z CERNu tvrdí, že se jim podařilo náhodně vytvořit u velkého hadronového kříže (LHC) kvark-gluonovou plazmu, záležitost velkého třesku. Výsledky těchto experimentů byly zveřejněny v časopise Nature Physics.
"S tímto objevem jsme velmi spokojeni." Máme novou příležitost studovat hmotu v jejím primárním stavu. Schopnost studovat kvark-gluonovou plazmu za jednodušších a výhodnějších podmínek, jako jsou protonové srážky, nám otevírá zcela novou dimenzi, jak můžeme studovat, jak se vesmír choval během velkého třesku a před ním, “řekl Federico Antinori (Federcio) Antinori), oficiální zástupce spolupráce ALICE v rámci LHC.
Tzv. Kvark-gluonová plazma neboli „quagma“je hmota „rozebraná“na malé částice - kvarky a gluony, obvykle držené uvnitř protonů, neutronů a dalších částic silnými nukleárními interakcemi. K „uvolnění“kvarků a gluonů je zapotřebí obrovských teplot a energií, které, jak vědci dnes věří, existovaly v přírodě až v době velkého třesku.
Asi před deseti lety fyzikové zjistili, že takové podmínky lze vytvořit vzájemným srážením dostatečně těžkých iontů pomocí výkonných urychlovačů částic. Vědci dlouho věřili, že quagma nelze získat jiným způsobem, ale v loňském roce viděli první známky toho, že tomu tak není, když studovali výsledky nedávných experimentů na detektoru CMS v LHC. Ukázalo se, že „primární hmota vesmíru“je tvořena srážkami jednotlivých protonů a olovnatých iontů.
Antinori a jeho kolegové zjistili, že k jakémukoli analogu quagmatu dochází také, když se protony navzájem srazí, studují data shromážděná detektorem ALICE po restartu LHC v dubnu 2015 a dodnes.
Protony a neutrony jsou tvořeny dvěma typy subatomových částic - kvarky „down“(d) a „up“(u). Existují čtyři další typy kvarků - rozkošný (b), okouzlený (©), podivný (s) a true (t). Tvoří základ exotických forem hmoty a v přírodě neexistují ve stabilní formě. Jak říkají vědci, všechny tyto kvarky se mohou tvořit pouze v přítomnosti „volných“gluonů uvnitř kvark-gluonové plazmy.
Jak pozorování na ALICE ukázala, kolize protonů mezi sebou často vedla ke vzniku mikroskopických „mraků“kvark-gluonové plazmy - „polévky“kvarků a gluonů ze zničených protonů, zahřátých na nepředstavitelně vysoké teploty - asi čtyři biliony stupňů Celsia. Jeho stopy ve formě částic obsahujících tzv. „Podivné“kvarky byly detekovány detektorem ve velkém množství.
Je zajímavé, že částice s velkým počtem „podivných“kvarků se objevovaly častěji než jiné produkty protonových srážek. Vědci se domnívají, že to naznačuje neobvyklé okolnosti jejich narození spojené s podmínkami panujícími uvnitř kvark-gluonové plazmy v době jejího vzniku.
Propagační video:
To podle jejich názoru naznačuje, že vlastnosti „quagmy“lze studovat pomocí kolizí protonů, které jsou „vhodné“pro fyziky, namísto komplexních těžkých iontů, což nás přiblíží k pochopení toho, jak vesmír vypadal před a během Velkého třesku.