Νέος τύπος ύλης στον Μεγάλο Επιταχυντή Σωματιδίων

Ενα πρωτόνιο συγκρούεται με έναν πυρήνα μολύβδου, στέλνοντας σειρά σωματιδίων στο εσωτερικό του ανιχνευτή CMS. (Φωτογραφία: CERN)

Απροσδόκητα δεδομένα από τον Μεγάλο Επιταχυντή Σωματιδίων στα σύνορα Γαλλίας - Ελβετίας υποδεικνύουν ότι οι συγκρούσεις ορισμένων σωματιδίων μπορεί να παράγουν ένα νέο τύπο ύλης.

Οι επιστήμονες παρατήρησαν μια αναπάντεχη συμπεριφορά κάποιων σωματιδίων που δημιουργήθηκαν κατά τη διάρκεια συγκρούσεων πρωτονίων και ιόντων μολύβδου στον επιταχυντή. Τα σωματίδια αυτά είναι πολύ πιθανό να αντιστοιχούν σε μία νέου τύπου ύλη, γνωστή ως υαλώδες συσσωμάτωμα χρώματος.

Όταν ακτίνες σωματιδίων συγκρούονται μεταξύ τους σε πολύ υψηλές ταχύτητες, παράγονται εκατοντάδες νέα σωματίδια, η πλειονότητα των οποίων απομακρύνονται από το σημείο της σύγκρουσης με ταχύτητα λίγο μικρότερη από αυτή του φωτός. Η ομάδα Σωληνοειδούς Συμπαγών Μυονίων (CMS) ανακάλυψε όμως ότι σε ένα δείγμα δύο εκατομμυρίων συγκρούσεων, ορισμένα ζεύγη σωματιδίων εκτοξεύονται απωθούμενα το ένα από το άλλο σε συσχετιζόμενες κατευθύνσεις.

«Κατά κάποιο τρόπο πετάνε προς την ίδια κατεύθυνση παρ' όλο που δεν είναι ξεκάθαρο πώς επικοινωνούν μεταξύ τους. Αυτό το γεγονός έχει προξενήσει έκπληξη σε πολλούς επιστήμονες, όπως και σε εμάς», δήλωσε ο καθηγητής Φυσικής του ΜΙΤ Γκούντερ Ρόλαντ, η ομάδα του οποίου είναι επικεφαλής της ανάλυσης των δεδομένων μαζί με την δρ. Γουέι Λι του Πανεπιστημίου Ράις.
Η πρώτη φορά που παρατηρήθηκε αυτό το φαινόμενο ήταν δύο χρόνια πριν, ενώ έχει σημειωθεί και κατά τη σύγκρουση ιόντων μολύβδου, χαλκού, χρυσού ή άλλων βαρέων μετάλλων μεταξύ τους. Αυτού του τύπου οι συγκρούσεις παράγουν ένα κύμα πλάσματος γλουονίου, ένα μείγμα από σωματίδια που σχηματίστηκαν τα πρώτα εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου μετά την Μεγάλη Έκρηξη. Εντός του επιταχυντή, αυτό το κύμα παρασύρει κάποια από τα παραγόμενα σωματίδια προς την ίδια κατεύθυνση, εξηγώντας το φαινόμενο που παρατήρησαν οι επιστήμονες.

Η θεωρία για την ύπαρξη υαλωδών συσσωματωμάτων χρώματος είχε διατυπωθεί λίγο πριν παρατηρηθεί το φαινόμενο από τον δρ. Ράτζου Βενουγκοπαλάν του Εθνικού Εργαστηρίου Μπρούκχεηβεν. Τα πρωτόνια αποτελούνται από τρία κουάρκς υπό κανονικές συνθήκες ενέργειας, αλλά σύμφωνα με τη θεωρία, μόλις βρεθούν σε αυξημένη κατάσταση ενέργειας τείνουν να αποκτούν άλλη μία συστάδα γλουονίων. Αυτά τα επιπλέον γλουόνια συμπεριφέρονται ως κύματα και ως σωματίδια, και οι κυματικές λειτουργίες τους μπορούν να συσχετιστούν μεταξύ τους. Αυτό το φαινόμενο «κβαντικής εμπλοκής» εξηγεί γιατί κάποια παρατηρούμενα σωματίδια στις συγκρούσεις μοιράζονταν πληροφορίες όπως η κατεύθυνση πτήσης.
Το φαινόμενο αυτό είναι μικροσκοπικό σε κλίμακα αλλά μπορεί να οδηγήσει στην εξήγηση ενός πολύ βασικού ερωτήματος, του πώς τοποθετούνται τα κουάρκς και τα γλουόνια στο χώρο εντός ενός πρωτονίου. Τον Ιανουάριο η ομάδα CMS σκοπεύει να αναπαράξει τις πειραματικές συνθήκες για αρκετές εβδομάδες, ξεκαθαρίζοντας παράλληλα το κατά πόσο τα φαινόμενα που παρατηρούνται κατά τη διάρκεια συγκρούσεων πρωτονίου - πρωτονίου, μολύβδου-πρωτονίου και μολύβδου-μολύβδου συσχετίζονται μεταξύ τους.

Πηγή: Ναυτεμπορική