Imaginile primei clipe a Universului, mai clare ca oricând, datorită LHC
Oamenii de știință au făcut progrese semnificative în înțelegerea condițiilor extreme care au existat imediat după Big Bang. Cercetătorii de la CERN, cu ajutorul Large Hadron Collider (LHC), au obținut o perspectivă fără precedent asupra plasmei de quarcuri și gluoni, materia primordială care a umplut Universul imediat după explozie. Experimentul ALICE (A Large Ion Collider Experiment) a fost crucial în acest demers.
Recrearea „supei” primordiale
În primele fracțiuni de secundă după nașterea Universului, totul era o „supă” extrem de fierbinte și densă de particule fundamentale. LHC, cu acceleratorul său circular de 27 de kilometri lungime, a recreat această stare prin ciocnirea nucleelor atomice de fier la viteze apropiate de cea a luminii. Echipa ALICE a analizat cu atenție tiparele rezultate din aceste coliziuni. Studiile au inclus ciocniri între protoni, între protoni și nuclee de plumb, dar și între nuclee de plumb.
Rezultatele cercetărilor sugerează că plasma de quarcuri și gluoni poate apărea și în coliziuni mai mici decât se credea anterior. Inițial, se considera că doar coliziunile foarte mari pot produce această stare exotică. Un semn distinctiv al formării plasmei este emisia non-uniformă a particulelor rezultate, un fenomen numit „flux anizotrop”. La viteze intermediare, acest flux depinde de numărul de quarcuri din particule.
Confirmări și noi direcții de cercetare
Diferențele observate în fluxul anizotrop sunt legate de modul în care quarcurile se combină pentru a forma particule mai mari. Barionii, cu trei quarcuri, prezintă un flux mai puternic decât mezonii, cu două quarcuri. Studiul recent a măsurat acest efect pentru particulele rezultate din coliziuni proton-proton și proton-plumb. Rezultatele au confirmat că același tipar apare și în aceste sisteme mai mici.
„Este pentru prima dată când observăm acest tipar de flux, pe un interval larg de impuls și pentru mai multe tipuri de particule, în coliziuni protonice cu un număr neobișnuit de mare de particule produse”, a declarat David Dobrigkeit Chinellato. Comparând datele cu modele teoretice, cercetătorii au constatat că cele care includ procesul de „coalescență” a quarcurilor reproduc bine observațiile. Modelele care nu includ acest mecanism nu reușesc să explice rezultatele.
Următorul pas: coliziuni cu oxigen
Chiar și cele mai bune modele teoretice nu explică complet datele. Cercetătorii vor realiza noi experimente, inclusiv coliziuni cu oxigen, care vor furniza informații suplimentare. Aceste coliziuni, realizate în 2025, ar putea face legătura dintre coliziunile mici și cele mari. „Ne așteptăm ca aceste coliziuni să ofere indicii noi despre natura și evoluția plasmei de quarcuri și gluoni”, a afirmat Kai Schweda. Studiul apropie oamenii de știință de înțelegerea condițiilor din primele momente ale Universului. Rezultatele au fost publicate în revista Nature Communications.
