Fysikere fra CERN hævder, at de ved en fejltagelse lykkedes at ved Big Hadron Collider (LHC) skabe en quark-gluon-plasma, spørgsmålet om Big Bang. Resultaterne af disse eksperimenter blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Physics.
”Vi er meget tilfredse med denne opdagelse. Vi har en ny mulighed for at studere sagen i dens primære tilstand. Evnen til at studere quark-gluon plasma under enklere og mere behagelige forhold, såsom protonkollisioner, åbner en helt ny dimension for os, hvordan vi kan studere, hvordan universet opførte sig under og før Big Bang,”sagde Federico Antinori (Federcio Antinori), officiel repræsentant for ALICE-samarbejdet inden for LHC.
Det såkaldte quark-gluon-plasma, eller "quagma", er stof "adskilt" i små partikler - kvarker og gluoner, som normalt holdes inde i protoner, neutroner og andre partikler ved stærke nukleare interaktioner. Til "frigivelse" af kvarker og gluoner er der behov for gigantiske temperaturer og energier, som, som videnskabsmænd i dag tror, eksisterede i naturen kun på Big Bang-tiden.
For omkring ti år siden regnede fysikere ud med, at sådanne forhold kan skabes ved at kollidere tilstrækkeligt tunge ioner med hinanden ved hjælp af kraftige partikelacceleratorer. I lang tid troede forskere, at kvagma ikke kunne opnås på nogen anden måde, men sidste år så de de første tegn på, at dette ikke var tilfældet, da de studerede resultaterne af nylige eksperimenter på CMS-detektoren i LHC. Det viste sig, at "det primære stof i universet" er dannet af kollisioner med enkelte protoner og blyioner.
Antinori og hans kolleger fandt, at en slags quagma-analog også opstår, når protoner kolliderer med hinanden, hvor de studerer de data, der er indsamlet af ALICE-detektoren efter LHC-genstarten i april 2015 og indtil i dag.
Protoner og neutroner består af to typer subatomære partikler - "ned" (d) og "op" (u) kvarker. Der er fire andre typer kvarker - sød (b), fortryllet (©), underlig (e) og sand (t). De danner grundlaget for eksotiske former for stof og findes ikke i naturen i en stabil form. Som disse forskere siger, kan alle disse kvarker kun dannes i nærvær af "frie" gluoner inde i et kvark-gluon-plasma.
Som observationer på ALICE viste, førte sammenstødet mellem protoner og hinanden ofte til udseendet af mikroskopiske "skyer" af quark-gluon-plasma - en "suppe" af kvarker og gluoner fra ødelagte protoner, opvarmet til ufatteligt høje temperaturer - omkring fire billioner grader Celsius. Dets spor i form af partikler indeholdende såkaldte "mærkelige" kvarker blev detekteret af detektoren i store mængder.
Interessant nok optrådte partikler med et stort antal "mærkelige" kvarker oftere end andre produkter af protonkollisioner. Forskere mener, at dette indikerer de usædvanlige omstændigheder ved deres fødsel, der er forbundet med de forhold, der hersker inde i quark-gluon-plasma på tidspunktet for dens dannelse.
Salgsfremmende video:
Dette antyder efter deres mening, at egenskaberne ved "quagma" kan studeres ved hjælp af kollisioner med protoner, der er "praktiske" for fysikere snarere end komplekse tunge ioner, hvilket vil bringe os tættere på at forstå, hvordan universet så ud før og under Big Bang.