Όπως ένα σκάφος αφήνει κύματα καθώς κινείται στο νερό, έτσι και οι πίδακες σωματιδίων που διασχίζουν το πλάσμα κουάρκ-γλουονίων (QGP) δημιουργούν ίχνη διάχυσης.
Για πρώτη φορά, φυσικοί της συνεργασίας CMS στο CERN κατάφεραν να μέτρησαν αυτό το φαινόμενο, το οποίο είχε προβλεφθεί θεωρητικά πριν από δύο δεκαετίες. Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Physical Review Letters.
Το πιο τέλειο υγρό στο σύμπαν
Το πλάσμα κουάρκ-γλουονίων αποτελούσε την κατάσταση της ύλης κατά τα πρώτα μικροδευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Με θερμοκρασία 200.000 φορές μεγαλύτερη από το κέντρο του Ήλιου, το QGP δεν συμπεριφέρεται ως αέριο, αλλά ως το πιο τέλειο υγρό στο σύμπαν, παρουσιάζοντας εξαιρετικά χαμηλό ιξώδες.
«Το σταγονίδιο QGP εκρήγνυται και διαστέλλεται με πολύπλοκο τρόπο, με τυπική ταχύτητα διαστολής περίπου τη μισή ταχύτητα του φωτός», δήλωσε η Όλγα Ευδοκίμοβ από το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις στο Σικάγο και μέλος της πειραματικής ομάδας CMS.
Πίδακες στο πρωταρχικό ρευστό
Για τον εντοπισμό των ιχνών, η συνεργασία CMS στο CERN συγκρούσε πυρήνες μολύβδου με συνολική ενέργεια 5 GeV. Οι συγκρούσεις αυτές δημιούργησαν θερμό και πυκνό πλάσμα κουάρκ-γλουονίων με διάρκεια ζωής μόλις 10⁻²² δευτερόλεπτα. Κατά τη διάρκεια αυτού του διαστήματος, υψηλής ενέργειας κουάρκ ή γλουόνια εκτοξεύονται, δημιουργώντας κωνικές δέσμες σωματιδίων που ονομάζονται πίδακες.
Διαχωρισμός του σήματος από τον θόρυβο
Καθώς οι πίδακες διασχίζουν το διαστελλόμενο πλάσμα, η ανίχνευση των ασθενών ιχνών είναι εξαιρετικά δύσκολη λόγω των χιλιάδων άλλων σωματιδίων που παράγονται. Για να απομονώσουν το σήμα, οι ερευνητές αναγκάστηκαν να αφαιρέσουν τις κυματώσεις μεγάλης κλίμακας και να αναλύσουν δεδομένα από εκατομμύρια συγκρούσεις.
Η στατιστική ανάλυση επιβεβαίωσε την παρουσία των ιχνών διάχυσης πίσω από τα ταχέως κινούμενα σωματίδια. Η πειραματική αυτή επιβεβαίωση προσφέρει νέα στοιχεία για την κατανόηση της κβαντικής χρωμοδυναμικής και της συμπεριφοράς της ύλης σε ακραίες συνθήκες.
