CERN: Επιστήμονες δημιούργησαν πλάσμα κουάρκ-γλουονίων με τους ελαφρύτερους πυρήνες που έχουν χρησιμοποιηθεί ποτέ

Φυσικοί που εργάζονται στο CERN απέδειξαν ότι το πλάσμα κουάρκ-γλουονίων, η αρχέγονη κατάσταση της ύλης που γέμιζε το σύμπαν κατά το πρώτο εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου της ύπαρξής του, μπορεί να παραχθεί από τη σύγκρουση πυρήνων πολύ ελαφρύτερων από ό,τι θεωρούνταν εφικτό μέχρι σήμερα. Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στο Physical Review Letters ως Editors' Suggestion, αποκάλυψαν επίσης ότι τα γεωμετρικά σχήματα των ατομικών πυρήνων αφήνουν ένα μετρήσιμο αποτύπωμα στα συντρίμμια της σύγκρουσης, προσφέροντας ένα νέο παράθυρο στην πυρηνική δομή.miragenews+1

Μικρότεροι πυρήνες, η ίδια ακραία ύλη

Η έρευνα, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή You Zhou από το Ινστιτούτο Niels Bohr του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης, πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο της διεθνούς κοινοπραξίας ALICE στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC). Για δεκαετίες, η παραγωγή πλάσματος κουάρκ-γλουονίων απαιτούσε συγκρούσεις βαρέων πυρήνων, όπως ο μόλυβδος. Τα νέα πειράματα χρησιμοποίησαν οξυγόνο-16 και νέο-20, πυρήνες με περίπου το ένα δέκατο της μάζας του μολύβδου, επιταχυνόμενους σε ταχύτητες κοντά σε αυτήν του φωτός.home+1

«Διευρύναμε τα όρια για το πόσο μικροί μπορούν να είναι οι ατομικοί πυρήνες, συνεχίζοντας παράλληλα να αναδημιουργούμε αυτή την αρχέγονη ύλη», δήλωσε ο Zhou. «Πλέον γνωρίζουμε περισσότερα για τις θεμελιώδεις συνθήκες που απαιτούνται ώστε η ύλη να μεταβεί σε αυτή την ακραία κατάσταση».miragenews

Οι συγκρούσεις οξυγόνου και νέου πραγματοποιήθηκαν στον LHC μεταξύ τελών Ιουνίου και αρχών Ιουλίου του 2025. Κατά τη διάρκεια του επόμενου έτους, και τα τέσσερα μεγάλα πειράματα του LHC, ALICE, ATLAS, CMS και LHCb, ανέφεραν ανεξάρτητα ενδείξεις σχηματισμού πλάσματος κουάρκ-γλουονίων σε αυτά τα ελαφρύτερα συστήματα σύγκρουσης.cerncourier+2

Κορίνες του μπόουλινγκ και σκιές

Πέρα από την επιβεβαίωση της δημιουργίας πλάσματος, το πείραμα απέφερε ένα απροσδόκητο όφελος: τα μοτίβα κίνησης των σωματιδίων που προκύπτουν από τις συγκρούσεις κωδικοποιούν το σχήμα των συγκρουόμενων πυρήνων. Το οξυγόνο-16, το οποίο είναι περίπου σφαιρικό, παράγει ένα στρογγυλεμένο μοτίβο ροής σωματιδίων. Το νέο-20, το οποίο προβλεπόταν να είναι επιμήκες, παράγει ένα χαρακτηριστικό αποτύπωμα σε σχήμα κορίνας μπόουλινγκ.alice-collaboration.cern+2

«Είναι κάπως σαν να ρίχνεις φως σε ένα αντικείμενο και να βλέπεις τη σκιά του», δήλωσε ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Emil Gorm Dahlbæk Nielsen, συν-συγγραφέας της μελέτης. «Η κίνηση των σωματιδίων αποκαλύπτει το γεωμετρικό σχήμα των ατομικών πυρήνων που υπήρχε στην αρχή της σύγκρουσης».miragenews

Ένα νέο εργαλείο για την Πυρηνική Φυσική

Οι ερευνητές περιγράφουν την προσέγγιση αυτή ως μια πιθανή αλλαγή παραδείγματος. Τα πυρηνικά σχήματα μελετώνται παραδοσιακά σε χαμηλές ενέργειες μέσω των περιστροφικών και δονητικών τους ιδιοτήτων. Αντίθετα, η νέα μέθοδος «διαβάζει» την πυρηνική γεωμετρία από τα συντρίμμια των υπερσχετικιστικών συγκρούσεων, συνδέοντας δύο φαινομενικά μακρινά πεδία της φυσικής.alice-collaboration.cern+1

Το επόμενο βήμα είναι η δοκιμή ακόμη ελαφρύτερων πυρήνων, όπως το ήλιο-4, για να προσδιοριστούν οι ελάχιστες συνθήκες υπό τις οποίες μπορεί να σχηματιστεί πλάσμα κουάρκ-γλουονίων. «Το συναρπαστικό είναι ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το ίδιο πείραμα τόσο για να μάθουμε για τη δομή των ατομικών πυρήνων όσο και για να κατανοήσουμε καλύτερα τι συνέβη κατά τη γέννηση του Σύμπαντος», δήλωσε ο Zhou.miragenews