Κατά τις πρώτες στιγμές του σύμπαντος, η ύλη ήταν πολύ διαφορετική από αυτή που γνωρίζουμε σήμερα. Στη λαϊκή επιστήμη, την αποκαλούν «πρωτόγονη σούπα». Οι επιστήμονες την ονομάζουν πλάσμα κουάρκ και γλοιονίων (QGP).
Εδώ και μερικά χρόνια, οι επιταχυντές σωματιδίων έχουν καταφέρει να αναδημιουργήσουν αυτή τη σούπα, που σχετίζεται με το Big Bang. Ένα πρόσφατο πείραμα του CERN υποδηλώνει ότι αυτή η κατάσταση μπορεί να εμφανιστεί σε πολύ μικρότερες συγκρούσεις από ό,τι ανέμεναν οι φυσικοί.
Η σούπα και τα «μίνι Big Bang»
Τα κουάρκ σχηματίζουν τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Αυτά, με τη σειρά τους, αποτελούν τα δομικά στοιχεία των πυρήνων των ατόμων. Ουσιαστικά τα γλοιόνια είναι η κόλλα που κρατά ενωμένα τα κουάρκ.
Κατά τα πρώτα μικροδευτερόλεπτα του σύμπαντος, οι θερμοκρασίες ήταν τόσο ακραίες που τα κουάρκ και τα γλοιόνια είχαν σχηματίσει ένα θερμό πλάσμα. Καθώς το σύμπαν διαστελλόταν και ψυχόταν, τα κουάρκ εγκλωβίστηκαν σε σωματίδια όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια, τα οποία πολύ αργότερα θα σχημάτιζαν τους πυρήνες των ατόμων.
Σήμερα δεν υπάρχει πλέον προσβάσιμη φυσική πηγή εκείνης της «πρωτόγονης σούπας». Ωστόσο, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι μπορούν να δημιουργήσουν παρόμοιες ακραίες συνθήκες, προκαλώντας συγκρούσεις ατομικών πυρήνων σε ταχύτητες κοντά σε αυτήν του φωτός.
Το «μίνι Big Bang» δεν αρκεί πλέον
Όμως, η παραγωγή του QGP δεν είναι πλέον το μόνο άγνωστο σημείο. Μετά από δεκαετίες μελέτης σε μεγάλες πυρηνικές συγκρούσεις, οι φυσικοί προσπαθούν τώρα να κατανοήσουν τα όρια αυτής της παράξενης κατάστασης της ύλης. Συγκεκριμένα, εξερευνούν μέχρι που μπορούν να μειώσουν το μέγεθος μιας σύγκρουσης για να μπορέσουν να παρατηρήσουν ένα σύνολο σωματιδίων που συμπεριφέρεται συλλογικά σαν μια σταγόνα ρευστού.
Προς το παρόν, η επιστήμη είναι αρκετά βέβαιη ότι η «πρωτόγονη σούπα» προκύπτει από τη σύγκρουση πυρήνων μεγάλων ατόμων, όπως ο μόλυβδος. Βέβαια, έχει βρεθεί αντιμέτωπη και με ασυνήθιστες συνθήκες, όπως τη σύγκρουση μεταξύ ενός πυρήνα μολύβδου και ενός πρωτονίου ή την πρόσκρουση δύο πρωτονίων.
Μια σούπα που όλο και μικραίνει
Σε ένα πρόσφατο άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters, το πρόγραμμα ALICE παρουσιάζει τα αποτελέσματα των συγκρούσεων μεταξύ πυρήνων πολύ μικρότερων από αυτούς που χρησιμοποιούνται παραδοσιακά για τη μελέτη του QGP: οξυγόνο-16 και νέον-20.
«Ξεπεράσαμε τα όρια του ελάχιστου μεγέθους που μπορούν να έχουν οι ατομικοί πυρήνες συνεχίζοντας παράλληλα να αναδημιουργούμε αυτή την πρωτόγονη ύλη, αυτό που θα μπορούσαμε να ονομάσουμε ένα Big Bang. Τώρα γνωρίζουμε περισσότερα για τις θεμελιώδεις συνθήκες που απαιτούνται ώστε η ύλη να μεταβεί σε αυτή την ακραία κατάσταση», εξήγησε σε ανακοίνωσή του ο You Zhou, ερευνητής στο Ινστιτούτο Νιλς Μπορ και μέλος του προγράμματος ALICE.
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι, παρά το μικρό μέγεθος των πυρήνων οξυγόνου και του νέοντος, οι συγκρούσεις τους συμπεριφέρονταν όπως το πλάσμα κουάρκ και γλοιονίων. Για μια στιγμή, η ύλη που δημιουργήθηκε φάνηκε να διαστέλλεται συλλογικά σαν ρευστό πριν ψυχθεί και μετατραπεί εκ νέου σε σωματίδια.
«Ελπίζουμε ότι αυτό θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα πώς συμπεριφέρθηκε το πλάσμα κατά τις πρώτες στιγμές του σύμπαντος και πώς εξελίχθηκε στη συνέχεια για να μετατραπεί στις μορφές ύλης που συνθέτουν όλα όσα μας περιβάλλουν», πρόσθεσε ο Zhou.
To άρθρο δημοσιεύθηκε πρώτη φορά στο WIRED en Español και μεταφράστηκε από τα ισπανικά.
