În cadrul experimentul PHENIX (Pioneering High Energy Nuclear Interaction eXperiment) fizicienii au creat picături de plasmă quarc-gluon.

Quarcurile sunt particulele ce formează protonii şi neutronii din componenţa tuturor atomilor elementelor chimice, iar gluonii leagă quarcurile între ele prin intermediul forţei nucleare tari.

Oamenii de știință cred că Universul în cursul primelor microsecunde după Big Bang era plin de plasmă quarc-gluon care se comporta ca un gaz, deoarece Universul era mult prea fierbinte pentru ca particulele să formeze atomi.

Se bănuieşte că plasma quarc-gluon a devenit lichidă după ce temperatura a scăzut suficient de mult pentru a permite condensarea acesteia şi formarea primelor particule de materie din Univers.

În experimentul PHENIX, cercetătorii au folosit acceleratorul de ioni grei RHIC( Relativistic Heavy Ion Collider) din cadrul Brookhaven National Laboratory pentru a recrea această formă exotică de materie cunoscută sub numele de plasma quarc-gluon.

Plasma quarc-gluon

O picătură de plasmă quarc-gluon în expansiune. Credit: Javier Orjuela Koop, University of Colorado, Boulder.

Într-o serie de teste, fizicienii au ciocnit fascicule formate din protoni, nuclee de deuteriu și nuclee de heliu-3 cu nuclee ale atomilor de aur, care sunt mult mai grele.

„RHIC este singurul accelerator din lume în care putem efectua un astfel de experiment, ciocnind cu aceeaşi energie particule formate din una, două și trei componente cu nuclee ale atomilor de aur”, a declarat profesorul Jamie Nagle, cercetător în cadrul University of Colorado, Boulder.

Oamenii de știință au descoperit că în urma acestui experiment au obţinut picături de plasmă quarc-gluon care s-au extins formând trei modele geometrice diferite.

Experimentul PHENIX

Experimentul PHENIX. Coliziunile dintre protoni (p), nuclee de deuteriu (d) și nuclee de heliu-3 (3He) cu nuclee ale atomului de aur (Au) au generat plasma quarc-gluon. Credit: Javier Orjuela Koop, University of Colorado, Boulder.

„Imaginați-vă că aveți două picături care se extind în vid.

Dacă cele două picături sunt foarte apropiate, atunci când se extind ele se întâlnesc și interacţionează creând un model geometric specific.

Cu alte cuvinte, dacă aruncăm două pietre împreună într-un lac, valurile generate de acestea ar putea genera un model geometric asemănător cu o elipsă.

Un alt model geometric s-ar putea produce dacă ciocnim o pereche formată dintr-un proton şi un netron, nucleul deuteriului, de nucleul atomului de aur care este mai mare.

De asemenea, un trio de particule format dintr-un proton, un neutron şi încă un proton, adică nucleul de heliu-3, ar putea genera ceva asemănător unui triunghi”, a declarat profesorul Nagle.

Exact acest lucru au descoperit cercetătorii în urma experimentului PHENIX: coliziunile provocate de nucleele de deuteriu au format elipse, nucleele de heliu-3 au format triunghiuri, iar protonii au format cercuri.

Rezultatele obţinute în urma experimentului PHENIX au fost publicate în revista Nature Physics şi ele i-ar putea ajuta pe fizicieni să înțeleagă mai bine cum s-au format primii atomi prin răcirea plasmei quarc-gluon, materia primordială din Univers.

Sursă: Sci-News