Οι επιστήμονες δημιούργησαν το «μικρότερο Big Bang» για τη μελέτη των απαρχών του σύμπαντος

Στις πρώτες στιγμές της ύπαρξης του σύμπαντος, η ύλη όπως τη γνωρίζουμε σήμερα δεν υπήρχε. Περίπου ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang), το σύμπαν αποτελούνταν από μια πυκνή, θερμή «σούπα» που οι επιστήμονες ονομάζουν πλάσμα κουάρκ-γκλουονίων (QGP). Ενώ οι επιταχυντές σωματιδίων αναπαράγουν αυτή την κατάσταση εδώ και χρόνια χρησιμοποιώντας βαριά στοιχεία όπως ο μόλυβδος, μια νέα έρευνα από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών (CERN) ανατρέπει τα δεδομένα.

Η ανακάλυψη στις μικρές κλίμακες

Σύμφωνα με πρόσφατη δημοσίευση στο Physical Review Letters, μια διεθνής ομάδα ερευνητών κατάφερε να δημιουργήσει αυτό το αρχέγονο πλάσμα χρησιμοποιώντας πολύ ελαφρύτερα στοιχεία: το οξυγόνο-16 και το νέον-20. Τα στοιχεία αυτά έχουν βάρος μικρότερο από το ένα δέκατο ενός ατόμου μολύβδου, ο οποίος θεωρούνταν προηγουμένως ως ένα από τα ελαφρότερα στοιχεία ικανά να παράγουν QGP.

Τα κουάρκ είναι τα δομικά στοιχεία των πρωτονίων και των νετρονίων, ενώ τα γκλουόνια λειτουργούν ως η «κόλλα» που τα συγκρατεί. Στο πρώιμο σύμπαν, αυτά τα σωματίδια δεν ήταν περιορισμένα, αλλά σχημάτιζαν ένα εξαιρετικά θερμό πλάσμα. Καθώς το σύμπαν διαστελλόταν και ψυχόταν, τα κουάρκ συμπυκνώθηκαν σε μεγαλύτερα σωματίδια.

Επαναπροσδιορίζοντας τα όρια της ύλης

Οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι, παρά το μικρό μέγεθος των πυρήνων οξυγόνου και νέου, οι συγκρούσεις παρήγαγαν σήματα που υποδηλώνουν τη συμπεριφορά υγρού, χαρακτηριστικό του πλάσματος QGP. Για μια στιγμή, η παραχθείσα ύλη φάνηκε να διαστέλλεται συλλογικά πριν ψυχθεί και επιστρέψει στην κατάσταση των σωματιδίων.

«Διευρύναμε το όριο για το πόσο μικροί μπορούν να είναι οι ατομικοί πυρήνες ενώ εξακολουθούν να αναδημιουργούν αυτή την αρχέγονη ύλη — αυτό που θα μπορούσαμε να ονομάσουμε “μικρό Big Bang”», δήλωσε ο You Zhou, ερευνητής στο Ινστιτούτο Niels Bohr στις Κάτω Χώρες.

Η μελέτη αυτών των μικροσκοπικών εκρήξεων βοηθά τους φυσικούς να κατανοήσουν τις θεμελιώδεις συνθήκες που απαιτούνται για τη μετάβαση της ύλης σε ακραίες καταστάσεις και την εξέλιξή της στις μορφές που γνωρίζουμε σήμερα.