LHC otkriva tajne svemira samo mikrosekundu nakon Velikog praska

Veliki hadronski sudarač (LHC), smješten duboko ispod francusko-švicarske granice, dao je znanosti dosad najprecizniji pogled na kvark-gluonsku plazmu — stanje materije koje je vladalo svemir samo mikrosekundu nakon Velikog praska. ALICE eksperiment, jedan od četiri glavna detektora na LHC-u, uspješno je rekreirao te uvjete sudarajući jezgre olova pri brzinama bliskim brzini svjetlosti.

Rezultati pokazuju da se plazma može stvoriti i u manjim sudarima nego što se ranije mislilo, što mijenja dugogodišnje pretpostavke o ranom svemiru. Kvark-gluonska plazma opisuje se kao 'prvobitna juha' svemira, u kojoj kvarkovi i gluoni — osnovni sastojci protona i neutrona — slobodno plivaju umjesto da budu vezani.

To stanje materije trajalo je samo djelić sekunde prije nego što se svemir dovoljno ohladio da omogući stvaranje stabilnih čestica. Istraživači su otkrili da čak i sudari proton-proton mogu proizvesti dovoljno energije za kratkotrajno stvaranje ovog egzotičnog stanja, što sugerira da su uvjeti za njegov nastanak manje ograničeni nego što se mislilo.

Otkriće je objavljeno u nizu radova objavljenih u časopisima Physical Review Letters i Nature, a pristupni podaci potvrđuju da su znanstvenici dobili prvi detaljni uvid u dinamiku plazme na mikroskopskoj razini. 'Ovo je prvi put da smo promatrali ovaj obrazac protoka u sudarima protona u kojima se stvara neuobičajeno veliki broj čestica', istaknuo je jedan od vodećih istraživača ALICE eksperimenta.

Zašto je ovo otkriće važno? Kvark-gluonska plazma nije samo znanstvena zanimljivost — ona nudi prozor u trenutke kada svemir još nije imao stabilne atome, a fizika kakvu poznajemo još nije bila oblikovana.

Razumijevanje tog stanja pomaže znanstvenicima da testiraju teorije o jakoj nuklearnoj sili, koja drži kvarkove na okupu unutar protona i neutrona, te da bolje razumiju kako su se te čestice spojile u prvi atomi vodika i helija. Ranije su znanstvenici vjerovali da je za stvaranje kvark-gluonske plazme potrebna ekstremna energija dostupna samo u sudarima teških jezgri poput olova.

No, novi podaci ukazuju da i lakše čestice, poput protona, mogu proizvesti dovoljno topline i tlaka za stvaranje plazme, iako na kraće vrijeme. To otvara vrata novim eksperimentima koji bi mogli biti jednostavniji i jeftiniji za izvođenje, a istovremeno jednako informativni.

Sljedeći koraci uključuju detaljniju analizu podataka kako bi se utvrdilo koliko dugo plazma traje u različitim uvjetima te kako se mijenja njezino ponašanje pri različitim energijama sudara. Znanstvenici također žele razumjeti kako se plazma hladi i prelazi u stabilniju materiju — proces koji je odigrao ključnu ulogu u oblikovanju svemira kakvog poznajemo danas.

Ovo otkriće ima veliki potencijal za nova saznanja o ranom svemiru i razvoju fizike. Daljnji istraživački rad će se usmjeriti na detaljnu analizu podataka i planiranje novih eksperimenata. Time će se pokušati razumjeti kompleksni procesi koji su oblikovali svemir u njegovim ranim danima.