Cercetătorii de la CERN, cu ajutorul celui mai puternic accelerator de particule din lume, Large Hadron Collider (LHC), au obținut o perspectivă fără precedent asupra condițiilor care au existat imediat după Big Bang. Studiul publicat în revista Nature Communications oferă noi indicii despre materia primordială, plasma de quarcuri și gluoni, care a umplut Universul la începuturile sale. Experimentele efectuate au dezvăluit tipare neașteptate, sugerând că această stare exotică a materiei poate fi recreată și în coliziuni mai mici decât se credea anterior.
Recrearea „supei” primordiale
În primele fracțiuni de secundă de după Big Bang, Universul era o „supă” extrem de fierbinte și densă de particule fundamentale. Pentru a recrea această stare, cercetătorii de la CERN au utilizat acceleratorul circular de 27 km lungime, situat sub Alpi. Aici, ei au ciocnit nuclee atomice de fier la viteze apropiate de cea a luminii, un experiment cunoscut sub numele ALICE. Echipa ALICE a analizat tiparele rezultate din coliziunile dintre protoni, dintre protoni și nuclee de plumb, dar și dintre nuclee de plumb.
Un aspect important al formării plasmei de quarcuri și gluoni este fenomenul de „flux anizotrop”. Practic, particulele rezultate din coliziuni nu sunt emise uniform, ci preferențial într-o anumită direcție. Cercetările au arătat că, la viteze intermediare, acest flux depinde de numărul de quarcuri din particule. Barionii, formați din trei quarcuri, prezintă un flux mai puternic decât mezonii, formați din două quarcuri. Această diferență este legată de modul în care quarcurile se combină pentru a forma particule mai mari.
Noi descoperiri despre particule și coliziuni
Studiul a evidențiat că același tipar de flux anizotrop apare și în coliziunile proton-proton și proton-plumb. „Este pentru prima dată când observăm acest tipar de flux, pe un interval larg de impuls și pentru mai multe tipuri de particule, în coliziuni protonice cu un număr neobișnuit de mare de particule produse”, a declarat David Dobrigkeit Chinellato, unul dintre autorii studiului. Rezultatele susțin ideea că un sistem de quarcuri aflat în expansiune există chiar și atunci când dimensiunea coliziunii este mică.
Cercetătorii au comparat datele obținute cu modele teoretice, constatând că modelele care includ procesul de „coalescență” a quarcurilor reproduc cel mai bine observațiile. Modelele care nu includ acest mecanism nu reușesc să explice rezultatele. Aceste descoperiri oferă noi perspective asupra modului în care particulele elementare s-au combinat în primele momente ale Universului.
Noi experimente în pregătire
Deși cele mai bune modele nu reușesc să explice complet datele, cercetătorii se bazează pe noi experimente pentru a clarifica rezultatele. O serie de coliziuni cu oxigen, care au fost realizate în 2025, ar putea ajuta la stabilirea unei legături între coliziunile mici și cele mari. „Ne așteptăm ca aceste coliziuni să ofere indicii noi despre natura și evoluția plasmei de quarcuri și gluoni”, a afirmat Kai Schweda, citat de Space.com. Aceste noi cercetări ar putea oferi detalii suplimentare despre condițiile din primele momente ale Universului.
