Ερευνητές από το MIT και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Santa Barbara (UCSB) ανέπτυξαν μια νέα θεωρητική προσέγγιση για την κατανόηση της συμπεριφοράς των βαριών σωματιδίων μέσα στο πλάσμα κουάρκ-γλουονίων (QGP), το υγρό που κυριάρχησε στα πρώτα κλάσματα του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters, επεκτείνει τις κλασικές αρχές της Brownian motion (κίνησης Brown) του Albert Einstein σε σχετικιστικές ταχύτητες, προσφέροντας νέα εργαλεία για τη χαρτογράφηση της μικροσκοπικής δομής του πρωταρχικού αυτού υγρού.
Η κατάρρευση του κλασικού μοντέλου και η ασυμμετρία
Το 1905, ο Einstein εξήγησε πώς η τυχαία κίνηση των σωματιδίων σε ένα υγρό προκύπτει από μια ισορροπία μεταξύ της τριβής και των τυχαίων μικροσκοπικών προσκρούσεων (κλοτσήματος) από τα άτομα ή τα μόρια του περιβάλλοντος, δημιουργώντας μια συμμετρική, καμπανοειδή κατανομή πιθανότητας. Ωστόσο, όταν σωματίδια όπως τα βαριά κουάρκ κινούνται μέσα στο πλάσμα κουάρκ-γλουονίων με ταχύτητες πλησιόμορφες του φωτός, η κλασική αυτή ισορροπία παύει να ισχύει.
Υπολογίζοντας τις δυνάμεις της ισχυρής πυρηνικής δύναμης, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η καμπύλη πιθανότητας παρουσιάζει μια χαρακτηριστική κλίση και άνισες «ουρές».
Αυτό σημαίνει ότι τα σπάνια, ισχυρά κλοτσήματα είναι συχνότερα από ό,τι προέβλεπε το κλασικό μοντέλο, με τα σωματίδια να δέχονται ισχυρότερες επιβραδύνσεις από ό,τι αναμενόταν. Η καθολική αυτή δομή αποκαλύπτει ότι το πρωταρχικό πλάσμα κουάρκ-γλουονίων συμπεριφέρεται περισσότερο σαν υγρό και λιγότερο σαν αέριο, ανοίγοντας νέους δρόμους για τον πειραματικό χαρακτηρισμό του στους επιταχυντές σωματιδίων.