Un studiu recent, publicat în revista Nature Communications, aruncă o nouă lumină asupra condițiilor existente imediat după Big Bang, momentul considerat a fi începutul Universului. Cercetătorii de la CERN, utilizând Large Hadron Collider (LHC), cel mai puternic accelerator de particule din lume, au reușit să ofere o perspectivă fără precedent asupra plasmei de quarcuri și gluoni, materia primordială care umplea Universul în primele fracțiuni de secundă.
LHC, un accelerator circular cu o lungime de aproximativ 27 de kilometri situat sub Alpi, a recreat aceste condiții prin ciocnirea nucleelor atomice de fier la viteze apropiate de cea a luminii. Experimentul, cunoscut sub numele de ALICE, a generat date noi despre această materie primordială, observând un tipar distinctiv în coliziunile dintre protoni, dintre protoni și nuclee de plumb, dar și dintre nuclee de plumb.
Acest tipar 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. Acum, indicii recente sugerează un scenariu diferit.
Tipare de flux și formarea plasmei
Un semn distinctiv al formării plasmei este fenomenul cunoscut sub numele de „flux anizotrop”. 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).
Această diferență este legată de modul în care quarcurile se combină pentru a forma particule mai mari. Barionii, având mai multe quarcuri, „preiau” un flux mai intens. În noul studiu, 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.
„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. Rezultatele susțin ideea că un sistem de quarcuri aflat în expansiune există chiar și atunci când dimensiunea coliziunii este mică”, a declarat David Dobrigkeit Chinellato, unul dintre cercetători.
Modele teoretice și experimente viitoare
Comparând datele cu modele teoretice, echipa a constatat că cele care includ procesul de „coalescență” a quarcurilor (formarea particulelor din quarcuri libere) reproduc mai bine observațiile. Modelele care nu includ acest mecanism nu reușesc să explice rezultatele.
Cu toate acestea, nici măcar cele mai bune modele nu explică complet datele, încă existând discrepanțe. Pentru a le clarifica, cercetătorii mizează pe noi experimente, inclusiv pe o serie de coliziuni cu oxigen care au fost realizate în 2025, care ar putea face legătura dintre 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.
Studiul a fost publicat în revista Nature Communications și îi apropie pe oamenii de știință de înțelegerea condițiilor din primele momente ale Universului. Cercetările continuă la CERN, iar echipa de oameni de știință se pregătește pentru noi experiențe menite să ofere mai multe informații despre misterul Big Bang-ului.
