Μια ομάδα επιστημόνων έχον κάνει μεγάλη πρόοδο στην κατανόηση του πως συμπεριφέρονται ορισμένα από τα βαρύτερα σωματίδια του Σύμπαντος, σε ακραίες συνθήκες παρόμοιες με αυτές που υπήρχαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Η νέα μελέτη δημοσιεύθηκε στο Physics Reports και παρέχει νέες γνώσεις για τις θεμελιώδεις δυνάμεις που διαμόρφωσαν το Σύμπαν μας και που συνεχίζουν να διαμορφώνουν την εξέλιξή του μέχρι σήμερα.
Η έρευνα, που διεξήχθη από μια διεθνή ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης, το Ινδικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας και το Πανεπιστήμιο Texas A&M, επικεντρώνεται σε σωματίδια που περιέχουν βαριά κουάρκ, τα δομικά στοιχεία μερικών από τα πιο ογκώδη σωματίδια που υπάρχουν.
Αυτά τα σωματίδια είναι γνωστά και σαν αδρόνοια γοητείας και βυθού, ενώ αποτελούν ένα μοναδικό παράθυρο στην κατανόηση της ύλης σε συνθήκες που είναι σχεδόν αδύνατο να αναδημιουργηθούν στη Γη μέσα από φυσικές διαδικασίες.
Για να μπορέσουν οι επιστήμονες να αναδημιουργήσουν τις ακραίες συνθήκες του πρώιμου σύμπαντος, έπρεπε να κάνουν συγκρούσεις ατομικών πυρήνων με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός, χρησιμοποιώντας τεράστιους επιταχυντές σωματιδίων, όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) του CERN και ο Σχετικιστικός Επιταχυντής Βαρέων Ιόντων (RHIC) του BNL.
Σε αυτές τις συγκρούσεις δημιουργούνται θερμοκρασίες 1.000 φορές υψηλότερες από το κέντρο του Ήλιου, κάτι που δημιουργεί μια κατάσταση ύλης που ονομάζεται πλάσμα κουάρκ-γκλουονίων, δηλαδή μια σούπα βασικών σωματιδίων, όπως ακριβώς συνέβαινε μερικά δευτερόλεπτα από τη Μεγάλη Έκρηξη.
Όταν το απίστευτα καυτό πλάσμα ψύχεται, αρχίζει να μετατρέπεται σε αδρονική ύλη, που είναι μια φάση που αποτελείται από γνωστά σωματίδια όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια, μαζί με τα βαρυόνια και τα μεσόνια. Η κατανόηση αυτής της μετάβασης στην ύλη είναι που βοηθά τους επιστήμονες να καταλάβουν πως εξελίχθηκε η ύλη στο πρώιμο Σύμπαν. Πως από μια χαοτική σούπα, δημιουργήθηκε η δομημένη ύλη που έχουμε παντού γύρω μας και που αποτελεί και εμάς του ίδιους.
Τα βαριά κουάρκ φαίνεται να λειτουργούν σαν μικροσκοπικοί αισθητήρες σε αυτά τα ακραία περιβάλλοντα. Εξαιτίας της πιο μεγάλης μάζας τους, κινούνται πιο αργά από τα ελαφρύτερα σωματίδια και αλληλεπιδρούν διαφορετικά με το περιβάλλον τους. Αυτό σημαίνει πως είναι άριστα για την ανίχνευση των ιδιοτήτων της θερμής και πυκνής ύλης, μέσα στην οποία κινούνται.
Προηγούμενη έρευνα επικεντρώθηκε κυρίως στην αρχική, εξαιρετικά θερμή φάση πλάσματος κουάρκ-γκλουονίων. Ωστόσο, αυτή η νέα μελέτη αποκαλύπτει ότι η επακόλουθη φάση ψύξης – όταν το σύστημα μετατρέπεται σε αδρονική ύλη – παίζει κρίσιμο ρόλο στον προσδιορισμό του τρόπου συμπεριφοράς των σωματιδίων και του τι μπορούν να παρατηρήσουν οι επιστήμονες στα πειράματά τους.
Οι ερευνητές εξέτασαν πώς τα βαριά αδρόνια, ιδιαίτερα τα μεσόνια D και B (σωματίδια που περιέχουν γοητευτικά και κάτω κουάρκ), αλληλεπιδρούν με ελαφρύτερα σωματίδια κατά τη διάρκεια αυτής της μεταβατικής περιόδου.
Ανακαλύφθηκαν πρόδρομοι ζωής στο Τιτάνα!
Ta βαρύτερα σωματίδια επηρεάζουν μετρήσιμες ποσότητες όπως τα πρότυπα ροής σωματιδίων και την απώλεια ενέργειας, επιτρέποντας στους επιστήμονες να πάρουν πολύτιμα δεδομένα για τις ιδιότητες της ύλης σε ακραίες συνθήκες.
«Αυτή η φάση, όταν το σύστημα έχει ήδη ψυχθεί, εξακολουθεί να παίζει σημαντικό ρόλο στον τρόπο με τον οποίο τα σωματίδια χάνουν ενέργεια και ρέουν μαζί. Η αγνόηση αυτής της φάσης θα σήμαινε ότι χάνεται ένα κρίσιμο κομμάτι του παζλ». Juan M. Torres-Rincón από το Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης.
Με αυτό τον τρόπο οι επιστήμονες μπορούν να χαρτογραφήσουν τις ιδιότητες του πρώιμου Σύμπαντος και των θεμελιωδών δυνάμεων που το διέπουν. Παράλληλα, μπαίνουν οι βάσεις για μελλοντικά πειράματα και σε χαμηλότερες ενέργειες, καθώς το CERN μόλις ξεκίνησε τις συγκρούσει βαρύτερων σωματιδίων ύλης. Σε αυτά τα πειράματα συμπεριλαμβάνονται και οι προγραμματισμένες μελέτες στο Super Proton Super Synchrotron του CERN, στις εγκαταστάσεις FAIR της Γερμανίας.
Αυτή η μελέτη βοηθά στη απάντηση θεμελιωδών ερωτημάτων σχετικά με το πώς εξελίχθηκε το σύμπαν μας από τις πρώτες στιγμές του στο πολύπλοκο σύμπαν που παρατηρούμε σήμερα. Αυτό από μόνο του είναι κάτι μαγικό!
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Physics Report.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
