Natuurkundigen van CERN beweren dat ze er per ongeluk in geslaagd zijn om bij de Large Hadron Collider (LHC) een quark-gluonplasma te creëren, de kwestie van de oerknal. De resultaten van deze experimenten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Physics.
“We zijn erg blij met deze ontdekking. We hebben een nieuwe kans om materie in zijn primaire staat te bestuderen. Het vermogen om quark-gluonplasma te bestuderen onder eenvoudigere en gemakkelijkere omstandigheden, zoals protonbotsingen, opent voor ons een geheel nieuwe dimensie van hoe we kunnen bestuderen hoe het universum zich gedroeg tijdens en voor de oerknal ', aldus Federico Antinori (Federcio Antinori), officieel vertegenwoordiger van de ALICE-samenwerking binnen de LHC.
Het zogenaamde quark-gluon-plasma, of "quagma", is materie die is "gedemonteerd" in kleine deeltjes - quarks en gluonen, die gewoonlijk in protonen, neutronen en andere deeltjes worden vastgehouden door sterke nucleaire interacties. Voor het "vrijgeven" van quarks en gluonen zijn gigantische temperaturen en energieën nodig, die, zoals wetenschappers tegenwoordig geloven, alleen in de natuur bestonden ten tijde van de oerknal.
Ongeveer tien jaar geleden kwamen natuurkundigen erachter dat dergelijke omstandigheden kunnen worden gecreëerd door voldoende zware ionen met elkaar te laten botsen met behulp van krachtige deeltjesversnellers. Wetenschappers dachten lange tijd dat quagma op geen enkele andere manier kon worden verkregen, maar vorig jaar zagen ze de eerste tekenen dat dit niet het geval was toen ze de resultaten bestudeerden van recente experimenten met de CMS-detector in de LHC. Het bleek dat de "primaire materie van het heelal" wordt gevormd door botsingen van enkele protonen en loodionen.
Antinori en zijn collega's ontdekten dat er ook een soort quagma-analoog ontstaat wanneer protonen met elkaar botsen, waarbij ze de gegevens bestudeerden die de ALICE-detector verzamelde na de LHC-herstart in april 2015 en tot op de dag van vandaag.
Protonen en neutronen bestaan uit twee soorten subatomaire deeltjes - "down" (d) en "up" (u) quarks. Er zijn vier andere soorten quarks: aanbiddelijk (b), betoverd (©), vreemd (en) en waar (t). Ze vormen de basis van exotische vormen van materie en komen in de natuur niet in een stabiele vorm voor. Al deze quarks kunnen, zoals wetenschappers zeggen, alleen gevormd worden in de aanwezigheid van "vrije" gluonen, in een quark-gluonplasma.
Zoals waarnemingen bij ALICE hebben aangetoond, leidde de botsing van protonen met elkaar vaak tot het verschijnen van microscopisch kleine "wolken" van quark-gluonplasma - een "soep" van quarks en gluonen van vernietigde protonen die tot onvoorstelbaar hoge temperaturen verhit waren - ongeveer vier biljoen graden Celsius. De sporen ervan in de vorm van deeltjes die zogenaamde "vreemde" quarks bevatten, werden door de detector in grote hoeveelheden gedetecteerd.
Interessant is dat deeltjes met een groot aantal "vreemde" quarks vaker voorkwamen dan andere producten van protonbotsingen. Wetenschappers geloven dat dit duidt op de ongebruikelijke omstandigheden van hun geboorte in verband met de omstandigheden die heersten in het quark-gluon-plasma op het moment van de vorming.
Promotie video:
Dit suggereert naar hun mening dat de eigenschappen van de "quagma" bestudeerd kunnen worden met botsingen van protonen die "handig" zijn voor natuurkundigen, in plaats van complexe zware ionen, wat ons dichter bij het begrip zal brengen van hoe het heelal er voor en tijdens de oerknal uitzag.
