Η Μεγάλη Έκρηξη, αν και θεωρητικά έχουμε πολλές εικασίες για το πώς έγινε, δεν θα μπορέσουμε ποτέ να την παρατηρήσουμε άμεσα. Αυτό που μπορούμε να κάνουμε όμως είναι να την αναδημιουργήσουμε, ώστε να μπορέσουμε να τη μελετήσουμε. Αυτό φαίνεται πως θέλησαν να κάνουν στο CERN και τα κατάφεραν.
Αυτό που αναφέρει η θεωρία είναι πως μερικά κλάσματα του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το Σύμπαν βρισκόταν σε μια εξαιρετικά παράξενη κατάσταση, γνωστή και ως πλάσμα κουάρκ-γλουονίων (quark-gluon plasma). Σε αυτή την κατάσταση δεν υπάρχουν σύνθετα σωματίδια, όπως πρωτόνια και νετρόνια, αλλά κυριαρχεί μια «σούπα» από κουάρκ και γλουόνια. Μέχρι σήμερα όμως πιστεύαμε πως για να αναδημιουργηθεί αυτή η κατάσταση στο εργαστήριο χρειάζεται η σύγκρουση πολύ βαρέων ατομικών πυρήνων, όπως του μόλυβδου.
Στα τελευταία πειράματα του CERN όμως, οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν αυτό το ακραίο υλικό, κάνοντας χρήση πολύ ελαφρύτερων πυρήνων και συγκεκριμένα αυτών του οξυγόνου και του νέον.
Μια μικρή Μεγάλη Έκρηξη στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων του CERN
Το πείραμα πραγματοποιήθηκε στο Large Hadron Collider (LHC) του CERN, όπου οι επιστήμονες μπορούν να επιταχύνουν σωματίδια και ατομικούς πυρήνες σχεδόν στην ταχύτητα του φωτός. Αυτό δημιουργεί συγκρούσεις υψηλής ενέργειας, παρόμοιες με αυτές που υπήρχαν τις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος.
Η ομάδα του ALICE παρατήρησε στις δοκιμές της πως οι συγκρούσεις πυρήνων οξυγόνου, αλλά και νέον, δημιουργούν πλάσμα κουάρκ-γλουονίων, παρόμοιο με αυτό της Μεγάλης Έκρηξης. Τόσα χρόνια θεωρούσαμε πως αυτό είναι δυνατό μόνο με βαρύτερους πυρήνες, όμως αυτό αλλάζει και μπορούμε να πετύχουμε αυτή την κατάσταση με πιο απλά υλικά.
«Έχουμε ωθήσει το όριο ως προς το πόσο μικροί μπορούν να είναι οι ατομικοί πυρήνες και παρ’ όλα αυτά να αναδημιουργήσουμε αυτή την πρωταρχική ύλη, αυτό που θα μπορούσες να αποκαλέσεις μια μικρή Μεγάλη Έκρηξη», δήλωσε ο You Zhou, επικεφαλής της έρευνας.
Το σχήμα της ύλης αλλάζει ανάλογα με το άτομο
Όταν δύο ατομικοί πυρήνες συγκρούονται, σχηματίζουν μικροσκοπικές “σταγόνες” πλάσματος κουάρκ-γλουονίων, οι οποίες στη συνέχεια αρχίζουν να διαστέλλονται. Το σχήμα αυτών των σταγόνων όμως επηρεάζεται από το σχήμα των πυρήνων που συγκρούστηκαν. Οι συγκρούσεις οξυγόνου δημιουργούν μια πιο στρογγυλή σταγόνα, ενώ οι συγκρούσεις νέον παράγουν μια δομή που μοιάζει περισσότερο με κορίνα του μπόουλινγκ.
Πέρα από το ALICE, και τα πειράματα CMS, ATLAS και LHCb κατάφεραν να εντοπίσουν σωματίδια που αποτελούν χαρακτηριστικές ενδείξεις ότι έχει δημιουργηθεί πλάσμα κουάρκ-γλουονίων.
Πιθανότατα δε χρειάζεται καν οξυγόνο
Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα στοιχεία της έρευνας είναι πως το οξυγόνο μπορεί να μην είναι καν το μικρότερο άτομο με το οποίο μπορούμε να δημιουργήσουμε τη ζητούμενη κατάσταση της ύλης. Σε προηγούμενα αποτελέσματα του ALICE έχουμε ενδείξεις πως μπορούμε να δημιουργήσουμε πλάσμα κουάρκ-γλουονίων ακόμα και σε συγκρούσεις πρωτονίων ή πρωτονίων με βαρύτερους ατομικούς πυρήνες.
Αυτό σημαίνει πως είμαστε λίγο πιο κοντά στο να μάθουμε ποιες είναι οι ελάχιστες συνθήκες που απαιτούνται για να μετατραπεί η ύλη σε αυτή την ακραία μορφή. Με αυτό τον τρόπο θα μπορέσουμε να ανακαλύψουμε τις συνθήκες που επικρατούσαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Ο LHC ετοιμάζεται για πολλά περισσότερα πειράματα
Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων αυτή την περίοδο έχει διακόψει τη λειτουργία του, λόγω της μεγάλης αναβάθμισης HiLumi. Μέχρι τώρα όμως μας έχει δώσει τεράστιες ποσότητες δεδομένων, τα οποία ήδη εξετάζονται από τους επιστήμονες. Μέσα σε αυτά οι επιστήμονες αναζητούν ενδείξεις πλάσματος κουάρκ-γλουονίων σε συγκρούσεις ελαφρύτερων σωματιδίων. Μετά την αναβάθμιση, ο LHC θα μπορεί να πραγματοποιεί πολύ περισσότερες συγκρούσεις, γεγονός που αναμένεται να δώσει στους ερευνητές ακόμη περισσότερα δεδομένα.
Στόχος είναι να μπορέσουμε να δούμε πώς συμπεριφερόταν η ύλη τις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος, ώστε να ανακαλύψουμε πώς φτάσαμε στη μορφή ύλης που γνωρίζουμε σήμερα και που αποτελεί τα πάντα γύρω μας, συμπεριλαμβανομένων και εμάς των ίδιων. Το CERN εδώ και δεκαετίες προσπαθεί να λύσει ορισμένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του Σύμπαντος και οι αναβαθμίσεις του θα δώσουν τα όπλα στους επιστήμονες για την αναζήτηση της αλήθειας για την ύπαρξή μας. Αυτός είναι άλλωστε και ο στόχος της επιστήμης: να καταλάβουμε πώς λειτουργούν τα πάντα γύρω μας.
