O nouă stare a materiei a fost descoperită la LHC
+ zoom
Coliziunea unui proton cu un ion de plumb generează noi tipuri
de particule. Fenomenul le-a dat fizicienilor prilejul să argumenteze
existenţa unei noi stări a materiei.
Galerie foto (1)
Cel
mai recent experiment realizat la LHC s-a soldat cu un rezultat
neaşteptat: coliziunile au generat un „produs” despre care oamenii de
ştiinţă spun că ar putea reprezenta o nouă stare a materiei.Noul tip de materie este numit color-glass condensate (CGC) şi este un „val” de gluoni, particule elementare asociate forţelor puternice care ţin laolaltă quarcii (particulele din interiorul protonilor şi al neutronilor). Densitatea acestui „roi” de gluoni este foarte mare (de unde termenul de „condensat”), iar unele dintre proprietăţile sale amintesc de comportamentul sticlei şi al altor materiale asemănătoare, caracterizate printr-o structură internă dezordonată (de aici termenul glass - sticlă - din denumire.). În ceea ce priveşte „culoarea” (color), ea se referă la tipul de încărcătură pe care o poartă quarcii şi gluonii şi care descrie interacţiunile lor în interiorul neutronilor şi al protonilor. „Culoarea”, în acest context, nu are nimic de-a face cu percepţia vizuală a unei culori, ci este un termen imaginat de fizicieni pentru a caracteriza variaţiile unor proprietăţi ale quarcilor şi gluonilor, proprietăţi care se manifestă doar în interiorul nucleului atomic.
Cercetătorii care au experimentat un anumit tip de coliziuni de particule nu se aşteptau să obţină ca rezultat acest tip de materie. Totuşi, acest rezultat ar putea explica anumite comportamente ciudate observate la unele particule în interiorul tunelului de coliziuni al LHC.
În cadrul recentului experiment, specialiştii au accelerat protoni (unul
dintre tipurile de particule din care sunt alcătuiţi atomii, mai exact
nucleul atomic) şi ioni de plumb (atomi de plumb cărora le-au fost
îndepărtaţi electronii, rămânând fiecare cu 82 de protoni) şi i-au făcut
să se ciocnească unii de ceilalţi. Exploziile rezultate au topit şi
dezintegrat aceste particule, dând naştere unor noi tipuri de particule.
Aşa cum era de aşteptat, cele mai multe dintre acestea s-au împrăştiat
în toate direcţiile, cu o viteză apropiată de cea a luminii.
Dar oamenii de ştiinţă au observat că, pe lângă acest efect obişnuit şi
aşteptat, s-a mai întâmplat ceva: s-au format perechi de particule care
au fost azvârlite de la locul coliziunii în direcţii coordonate, nu la
întâmplare.
„Cumva, se deplasează în aceeaşi direcţie, chiar dacă nu e clar cum îşi
comunică una alteia direcţia. Asta i-a surprins pe mulţi, inclusiv pe
noi”, a declarat fizicianul Gunther Roland de la MIT, unul dintre
specialiştii care au analizat coliziunile.
Un model similar poate fi observat atunci când două particule grele,
precum doi ioni de plumb, se ciocnesc între ele. În acest caz, apare
ceea ce savanţii numesc plasma quarc-gluonică, un „roi” de particule cu
temperaturi extrem de mari, similară cu cea ivită în Univers imediat
după Big Bang. Acest „roi” poate azvârli particule în aceeaşi direcţie,
explicându-se astfel deplasarea lor pe traiectorii coordonate.
Dar efectul de plasmă quarc-gluonică nu e posibil în cazul coliziunii
dintre ionii de plumb şi protoni, care a avut loc în cadrul acestui
studiu.
De aceea, certcetătorii cred că aici este vorba despre o stare a materiei cu totul diferită, denumită de ei color-glass condensate,
care s-ar putea comporta în acest mod. „Roiul” dens de gluoni din
color-glass condensate poate şi el să „măture” particule în aceeaşi
direcţie, sugerează fizicianul Raju Venugopalan, de la Brookhaven
National Laboratory. Raju Venugopalan este primul om de ştiinţă care a
prezis teoretic existenţa acestei stări a materiei, ce poate apărea şi
după coliziunile proton-proton.
Mecanismul ar putea fi legat de o proprietate stranie a particulelor, numită entanglare cuantică
(sau cuplare cuantică): două particule entanglate rămân conectate
(într-un mod încă neînţeles) chiar după ce sunt separate fizic, astfel
încât acţiunile uneia o influenţează şi pe cealaltă, chiar la mare
distanţă.
Existenţa gluonilor entanglaţi din color-glass condensate, crede Raju
Venugopalan, ar explica modul în care particulele ejectate de la punctul
de coliziune ar putea comunica între ele, transmiţându-şi informaţii
despre direcţia în care se deplasează.
Ciudatul fenomen este, aşadar, un rezultat neaşteptat al coliziunilor
protoni-ioni de plumb, care fuseseră realizate în LHC cu alt scop: să
servească drept punct de referinţă pentru realizarea unor comparaţii cu
alte tipuri de coliziuni. Descoperirea va fi descrisă în numărul viitor
al publicaţiei Physical Review B.
Sursa: Live Science Credit foto: CERN
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu