Τι συνέβη τις πρώτες στιγμές του σύμπαντος, πριν καν εμφανιστούν τα δομικά στοιχεία της ζωής και του κόσμου όπως τον γνωρίζουμε; Ερευνητές στο CERN προσπαθούν να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα αναδημιουργώντας τις ακραίες συνθήκες που επικρατούσαν στο σύμπαν κατά τα πρώτα του κλάσματα δευτερολέπτου.
Ομάδα από το Niels Bohr Institute, σε συνεργασία με τη διεθνή συλλογική προσπάθεια ALICE, έφτασε ένα βήμα πιο κοντά στην κατανόηση αυτών των συνθηκών.
Σύγκρουση μικρότερων πυρήνων για πρώτη φορά
Στο CERN, οι ερευνητές προκαλούν συγκρούσεις ατομικών πυρήνων με ταχύτητες κοντά σε αυτή του φωτός, δημιουργώντας μικροσκοπικές σταγόνες πρωταρχικής ύλης που γέμιζε το σύμπαν κατά το πρώτο εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου – το λεγόμενο πλάσμα κουαρκ-γκλουονίων. Για χρόνια, οι επιστήμονες πίστευαν πως η δημιουργία του απαιτούσε συγκρούσεις βαρύτατων πυρήνων, όπως αυτοί του μολύβδου. Ωστόσο, οι φυσικοί κατάφεραν να δημιουργήσουν την πρωταρχική ύλη συγκρούοντας τους πολύ μικρότερους πυρήνες οξυγόνου-16 και νέον-20.
Το σχήμα του πυρήνα αποκαλύπτεται μέσα από τα σωματίδια
Όταν οι πυρήνες συγκρούονται, τα συστατικά τους μετατρέπονται σε μια σταγόνα πλάσματος που υπάρχει για ελάχιστο χρόνο πριν διασταλεί. Οι ερευνητές δεν βλέπουν άμεσα το πλάσμα, αλλά μετρούν τα σωματίδια στα οποία μετατρέπεται. Το μοτίβο κίνησής τους αποκαλύπτει το σχήμα του αρχικού πυρήνα – οι συγκρούσεις οξυγόνου-οξυγόνου δίνουν στρογγυλεμένο μοτίβο, ενώ αυτές με νέον δίνουν σχήμα κορίνας μπόουλινγκ. Όπως εξηγούν οι ερευνητές, η κίνηση των σωματιδίων λειτουργεί «σαν σκιά ενός αντικειμένου».
Δεκαετίες έρευνας και επόμενα βήματα
Το ζήτημα της δομής των πυρήνων απασχολεί τους φυσικούς εδώ και πάνω από 70 χρόνια, με ρίζες στο Niels Bohr Institute. Η νέα μέθοδος θεωρείται πιθανή αλλαγή παραδείγματος, καθώς επιτρέπει να «διαβαστεί» το σχήμα ενός πυρήνα από το αποτύπωμα που αφήνει. Το επόμενο βήμα θα είναι πειράματα με ακόμη ελαφρύτερους πυρήνες, όπως το ήλιο-4. Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο «Physical Review Letters».