Πέμπτη, 27 Απριλίου 2017

CERN : Μια μικρή σταγόνα του αρχέγονου σύμπαντος στο εργαστήριο


Πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια το σύμπαν ήταν μια θερμή και πυκνή σούπα κουάρκ και γλοιονίων – τα θεμελιώδη συστατικά από τα οποία συνίστανται τα πρωτόνια, τα νετρόνια και άλλα αδρόνια. Οι φυσικοί μπορούν να δημιουργήσουν αυτήν την αρχέγονη σούπα, που ονομάζεται πλάσμα κουάρκ-γλοιονίων, σε συγκρούσεις μεταξύ βαρέων ιόντων. Όμως για πρώτη φορά κατάφεραν να παρατηρήσουν πλάσμα κουάρκ-γλοιονίων σε συγκρούσεις πρωτονίων στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) .
Αυτό το νέο αποτέλεσμα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature από την ομάδα των φυσικών του πειράματος ALICE (A Large Ion Collider Experiment).
«Πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι τα πρωτόνια είναι πολύ ελαφρά για να δημιουργήσουν αυτό το εξαιρετικά θερμό και πυκνό πλάσμα», λέει ο Livio Bianchi, φυσικός στο πανεπιστήμιο του Houston, «αλλά τα νέα αποτελέσματα αμφισβητούν αυτόν τον ισχυρισμό».

Oι φυσικοί του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) και του Σχετικιστικού Επιταχυντή Βαρέων Ιόντων του Εθνικού Εργαστηρίου Brookhaven των ΗΠΑ, είχαν παρατηρήσει παρελθόν πλάσμα κουάρκ-γλοιονίων σε συγκρούσεις μεταξύ πυρήνων χρυσού και μεταξύ πυρήνων μολύβδου
Στο πλάσμα κουάρκ-γλοιονίων, τα μεσαίου μεγέθους κουάρκ – όπως τα παράξενα κουάρκ – περιφέρονται ελεύθερα και τελικά δεσμεύονται σχηματίζοντας βαρύτερα και σύνθετα σωματίδια. Αυτά τα αδρόνια εκτοξεύονται καθώς το πλάσμα ψύχεται και αποτελούν μια απόδειξη της δημιουργίας του πλάσματος. Οι φυσικοί του πειράματος ALICE παρατήρησαν ότι στις συγκρούσεων πρωτονίων με πρωτόνια, παράγονται παράξενα αδρόνια με ρυθμό μεγαλύτερο του αναμενομένου.
Σύμφωνα με τον καθηγητή στο Πανεπιστήμιο του Houston, Rene Bellwied: «Στις συγκρούσεις πρωτονίων όπου παράγονται πολλά σωματίδια, παρατηρήσαμε ιδιαίτερα αυξημένο τον αριθμό αδρονίων που συνίστανται από παράξενα κουάρκ. Και επιπλέον είδαμε ένα ακόμα μεγαλύτερο χάσμα μεταξύ του αναμενόμενου αριθμού και των πειραματικών αποτελεσμάτων, όταν εξετάσαμε για σωματίδια που περιέχουν δυο ή τρία παράξενα κουάρκ».
Θεωρητικά, ένας πολλαπλασιασμός των παραγόμενων παράξενων αδρονίων δεν αρκεί για να επιβεβαιώσει την οριστική ύπαρξη πλάσματος κουάρκ-γλοιονίων. Θα μπορούσε ίσως να είναι το αποτέλεσμα κάποιων άλλων, αγνώστων μέχρι στιγμής διαδικασιών που εμφανίζονται στην υποατομική κλίμακα.
Ούτως ή άλλως οι μετρήσεις αυτές έχουν παρουσιάζουν μεγάλο ενδιαφέρον για τους ερευνητές του πλάσματος κουάρκ-γλοιονίων. Οι φυσικοί του πειράματος ALICE θα πρέπει να διερευνήσουν και άλλα χαρακτηριστικά αυτών των συγκρούσεων πρωτονίων-πρωτονίων, για να επιβεβαιώσουν ότι πράγματι βλέπουν ένα μικροσκοπικό σταγονίδιο του αρχέγονου σύμπαντος.
Το πλάσμα κουάρκ-γλοιονίων είναι υγρό, οπότε πρέπει εξεταστούν και τα υδροδυναμικά χαρακτηριστικά του. Η σύνθεση των προϊόντων από τις συγκρούσεις των πρωτονίων δεν είναι αρκετή για να επιβεβαιώσει την δημιουργία του. Τα δημοσιευμένα αποτελέσματα προέρχoνται από τα δεδομένα που συλλέχθηκαν κατά την λειτουργία του LHC από το 2009 έως το 2013. Η συνέχεια του πειράματος τα επόμενα χρόνια θα δώσει οριστική απάντηση στο αν ο LHC μπορεί πραγματικά να δημιουργήσει μια «μικροσκοπική σταγόνα του αρχέγονου σύμπαντος», με άλλα λόγια το πλάσμα κουάρκ-γλοιονίων, μέσα από συγκρούσεις πρωτονίων.



Δημοσίευση σχολίου

Άλλα θέματα

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...