Foto av ALICE-detektoren på CERN. Foto med tillatelse fra CERN.
Å smelle knapt noe sammen fører forskere stadig nærmere til å forstå de rare tilstandene i materien som er til stede bare millisekunder etter opprettelsen av universet i Big Bang. Dette ifølge fysikere fra CERN og Brookhaven National Laboratory, og presenterer de siste funnene på Quark Matter 2012-konferansen i Washington, DC.
Ved å knuse ioner av bly sammen i CERNs mindre kjente ALICE-tungeioneksperiment, sa fysikere mandag at de skapte de hotteste menneskeskapte temperaturene noensinne. På et øyeblikk gjenskaper CERN-forskere et quark-gluon-plasma - ved temperaturer 38 prosent varmere enn en tidligere rekord 4-billioner grad plasma. Dette plasmaet er en subatomær suppe og den helt unike tilstanden av materie som antas å ha eksistert i de tidligste øyeblikkene etter Big Bang. Tidligere eksperimenter har vist at disse spesielle variantene av plasma oppfører seg som perfekte, friksjonsfrie væsker. Dette funnet betyr at fysikere studerer den tetteste og hotteste saken som noen gang er skapt på et laboratorium; 100 000 ganger varmere enn solens indre og tettere enn en nøytronstjerne.
CERNs forskere er akkurat kommet av sin kunngjøring i juli om oppdagelsen av den unnvikende Higgs boson.
"Feltet med tungionfysikk er avgjørende for å undersøke egenskapene til materie i det primordiale universet, et av hovedspørsmålene til grunnleggende fysikk som LHC og dens eksperimenter er designet for å adressere. Det illustrerer hvordan i tillegg til undersøkelsen av den nylig oppdagede Higgs-lignende boson, studerer fysikere ved LHC mange andre viktige fenomener i både proton – proton og bly-bly-kollisjoner, ”sa CERNs generaldirektør Rolf Heuer.
I følge en pressemelding hjelper funnene forskere til å forstå "utviklingen av høy tetthet, sterkt samspillende stoff i både rom og tid."
I mellomtiden sier forskere ved Brookhavens Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) at de har sett det første glimtet av en mulig grense som skiller vanlig materie, sammensatt av protoner og nøytroner, fra det varme primordiale plasmaet av kvarker og gluoner i det tidlige universet. Akkurat som vann eksisterer i forskjellige faser, fast, flytende eller damp, avhengig av temperatur og trykk, løsner RHIC-fysikere grensen der vanlig materiale begynner å dannes fra kvarkgluonplasmaet ved å knuse gullioner sammen. Forskere er fremdeles ikke sikre på hvor de skal trekke grenselinjene, men RHIC gir de første ledetrådene.
Kjernene i dagens vanlige atomer og det primordiale quark-gluon-plasmaet, eller QGP, representerer to forskjellige faser av materie og samvirker på det mest grunnleggende av naturens krefter. Disse interaksjonene er beskrevet i en teori kjent som kvante kromodynamikk, eller QCD. Funn fra RHICs STAR og PHENIX viser at de perfekte flytende egenskapene til kvarkgluonplasma dominerer ved energier over 39 milliarder elektron volt (GeV). Når energien forsvinner, begynner interaksjoner mellom kvarker og protoner og nøytroner av vanlig materie. Måling av disse energiene gir forskere skiltpiler som peker på tilnærmingen til en grense mellom vanlig materie og QGP.
"Det kritiske sluttpunktet, hvis det eksisterer, oppstår med en unik verdi av temperatur og tetthet utover som QGP og vanlig materie kan eksistere sammen," sa Steven Vigdor, Brookhavens assosierte laboratoriesjef for kjernefysikk og partikkelfysikk, som leder RHICs forskningsprogram . "Det er analogt med et kritisk punkt utover som flytende vann og vanndamp kan eksistere i termisk likevekt, sa han.
Mens Brookhavens partikkelakselerator ikke kan samsvare med CERNs temperaturinnstillingsinnstillinger, sier forskere ved U.S.s Energy Department lab at maskinen kartlegger det "søte stedet" i denne faseovergangen.
Bildetekst: Kjernefasediagrammet: RHIC sitter i energien "sweet spot" for å utforske overgangen mellom vanlig stoff laget av hadroner og det tidlige universmaterialet kjent som quark-gluon plasma. Med tillatelse fra U.S. Department of Energy's Brookhaven National Laboratory.
John Williams er vitenskapsforfatter og eier av TerraZoom, en Colorado-basert nettutviklingsbutikk som spesialiserer seg på kartlegging og zooming av bilder på nettet. Han skriver også den prisbelønte bloggen, StarryCritters, et interaktivt nettsted som er viet til å se på bilder fra NASAs store observatorier og andre kilder på en annen måte. En tidligere medvirkende redaktør for Final Frontier. Arbeidet hans har dukket opp i Planetary Society Blog, Air & Space Smithsonian, Astronomy, Earth, MX Developer's Journal, The Kansas City Star og mange andre aviser og magasiner.
