Condițiile din primele momente ale Universului, dezvăluite de cercetătorii de la CERN
Cercetătorii de la CERN, cu ajutorul celui mai puternic accelerator de particule din lume, Large Hadron Collider (LHC), au reușit să ofere o perspectivă fără precedent asupra condițiilor care au existat imediat după Big Bang. Studiul, publicat în revista Nature Communications, a analizat plasma de quarcuri și gluoni, materia primordială care umplea Universul în primele fracțiuni de secundă după expansiunea inițială.
În cadrul experimentului ALICE, cercetătorii au recreat, prin ciocnirea nucleelor atomice de fier la viteze apropiate de cea a luminii, temperatura și densitatea extremă care caracterizau Universul timpuriu. LHC, un accelerator circular de aproximativ 27 km lungime, este situat sub Alpi.
O perspectivă asupra materiei primordiale
Echipa ALICE a descoperit tipare comune în coliziunile dintre protoni, dintre protoni și nuclee de plumb, dar și dintre nuclee de plumb. Aceste tipare sugerează că plasma de quarcuri și gluoni ar putea apărea și în coliziuni mai mici decât se credea anterior. Inițial, oamenii de știință considerau că doar coliziunile foarte mari pot produce această stare exotică.
Un semn distinctiv al formării plasmei este fenomenul de „flux anizotrop”, adică particulele rezultate nu sunt emise uniform, ci preferențial într-o anumită direcție. La viteze intermediare, fluxul depinde de numărul de quarcuri din particule. Barionii, cu trei quarcuri, prezintă un flux mai puternic decât mezonii, cu două quarcuri.
Acestă diferență este legată de modul în care quarcurile se combină pentru a forma particule mai mari. În studiul recent, cercetătorii au măsurat acest efect pentru particulele rezultate din coliziuni proton-proton și proton-plumb și au confirmat că același tipar apare și în aceste sisteme mai mici. David Dobrigkeit Chinellato, unul dintre autori, a declarat că rezultatele susțin ideea unui sistem de quarcuri în expansiune chiar și la dimensiuni mici ale coliziunilor.
Modele teoretice și experimente viitoare
Comparând datele obținute cu modele teoretice, cercetătorii au constatat că cele care includ procesul de „coalescență” a quarcurilor (formarea particulelor din quarcuri libere) reproduc bine observațiile. Modelele care nu includ acest mecanism nu reușesc să explice rezultatele. Totuși, nici măcar cele mai bune modele nu explică complet datele, încă existând discrepanțe.
Pentru a clarifica aceste aspecte, cercetătorii intenționează să efectueze noi experimente, inclusiv o serie de coliziuni cu oxigen, realizate în 2025. Aceste experimente ar putea face legătura dintre coliziunile mici și cele mari. Kai Schweda, un alt cercetător implicat în studiu, citează că se așteaptă ca aceste coliziuni să ofere indicii noi despre natura și evoluția plasmei de quarcuri și gluoni.
Studiul a fost publicat în revista Nature Communications și reprezintă un pas important în apropierea înțelegerii condițiilor din primele momente ale Universului. Cercetarea continuă și promite să aducă noi perspective asupra evoluției cosmice.
