بازسازي سوپ كهن «انفجار بزرگ»

سوپ بسيار كهن ماده كه تنها در چند ثانيه پس از انفجار بزرگ وجود داشته، اكنون در قوي‌ترين برخورددهند‌ه‌هاي ذره جهان بازسازي شده است.
 
چنين پژوهشي نه تنها به آشكارسازي حالت‌هاي هيجاني ماده، بلكه به شناسايي امكان وجود بعدهاي بيشتري از واقعيت كمك خواهد كرد كه به «نظريه همه‌چيز» مشهور است.
 
مراكز اتم‌هاي سازنده جهان از پروتون‌ها و نوترون‌ها تشكيل شده‌اند. اين ذرات زيراتمي در عوض از پايه‌هايي موسوم به كوارك ساخته شده‌اند كه با ذراتي با نام گلوئون‌ها به هم چسبيده شده‌اند.
 
در اولين 10 ميليونيوم ثانيه پس از انفجار بزرگ، جهان به قدري داغ بوده كه كوارك‌ها از هم جدا بوده‌اند. نتيجه آن يك مخلوط داغ متراكم از كوارك‌ها و گلوئون‌ها موسوم به پلاسماي كوارك - گلوئون بوده است. اطلاعات كمي در مورد شكل اين سوپ وجود داشته چرا كه كوارك‌ها و گلوئون‌ها به شيوه‌هاي بسيار پيچيده‌اي مي‌توانند با هم تعامل داشته باشند.
 
اكنون برخورددهنده یون سنگین نسبیتی در آزمايشگاه ملي بروك‌هاون و برخورددهنده بزرگ هادروني در مركز سرن در حال بازسازي اين سوپ ازلي با داغ كردن ماده تا دماي بيش از 3.6 تريليون درجه فارنهايت هستند. دانشمندان اميدوارند كه يك درك بهتر از پلاسماي كوارك- گلوئون بتواند به آشكارسازي اسرار تكامل جهان بپردازد.
 
اين برخورددهنده‌ها به برخورد پرتوهاي يون‌هاي سنگين به يكديگر در سرعت نزديك به نور مي پردازند كه براي مدت كوتاهي مي‌تواند كوارك و گلوئون آنها را از هم جدا نگه دارد.
 
برخورددهنده یون سنگین نسبیتی اولين برخورددهنده يون سنگين جهان است كه از سال 2000 به بررسي پلاسماي كوارك - گلوئون مي‌پردازد.
 
برخورددهنده بزرگ هادروني نيز به عنوان قويترين برخورددهنده در جهان تنها براي يك ماه در سال به برخورد يونهاي سنگين به هم مي‌پردازد.
 
جالب اين كه تجربيات برخورددهنده یون سنگین نسبیتی نشان داد كه پلاسماي كوارك- گلوئون يك مايع تقريبا كامل بوده كه به گفته دانشمندان، بهترين مايع شناسايي شده تاكنون است. اين امر بدين معني است كه آنها بدون هيچ مقاومتي جريان دارند.
 
دانشمندان انتظار داشتند كه اين مايع از رفتاري مانند گاز برخوردار باشد كه تركيبات آن فقط به شكل ضعيفي با هم تعامل دارند. حقيقت اين است كه پلاسماي كوارك- گلوئون بيشتر شبيه به مايع بوده و تعامل آنها با يكديگر از قدرت بيشتري برخوردار است.
 
به طور غيرمنتظره‌اي اين رفتار مايعات در سناريوهاي شامل نظريات ابرريسمان پيش‌بيني شده است.
 
اين نتايج برخورددهنده ذره نشان مي‌دهند كه توضيحات بيشتر در مورد پلاسماهاي كوارك-گلوئون مي‌تواند به جمع‌آوري شواهد لازم براي كشف «نظريه همه چيز» كمك كند.
 
ارتقاهاي اخير در برخوددهنده يون سنگين نسبيتي به افزايش انواع ذراتي كه با هم برخورد مي‌كنند، منجر شده كه محدوده انرژيهايي را كه در آن به اجرا و بهبود دقت آشکارسازهای خود پرداخته، گسترش داده است. برخورددهنده بزرگ هادروني در آزمايش نتايج اين برخورددهنده كمك خواهد كرد.
 
اين آزمايشات همچنين در حال آغاز بررسي تجربي يك حالت اسرارآميز از ماده هستند كه احتمالا پيش از شكل‌گيري پلاسماهاي كوارك - گلوئون وجود داشته و به «گلاسما» موسوم بوده است.
 
نتايج اين پژوهش در مجله ساينس منتشر شده است.