W Wielkim Zderzaczu Hadronów zarejestrowano coś osobliwego. Takie cząstki istniały tuż po Wielkim Wybuchu
Osobliwy twór na razie nie ma żadnej nazwy, więc naukowcy mówią jedynie o cząstkach X. W Wielkim Zderzaczu Hadronów zarejestrowano ich około setki. Niby to dużo, ale jest to setka schowana wśród bilionów innych znanych nauce cząstek. Co zatem wiemy?
Fizycy przekonują, że takie cząstki X, które najprawdopodobniej istniały już ułamek sekundy po Wielkim Wybuchu, teraz zostały wykryte w tzw. plazmie kwarkowo-gluonowej powstałej na skutek zderzenia z ogromną prędkością jonów ołowiu.
Te dwa fakty sprawiają, że mamy do czynienia z cząstką niezwykle atrakcyjną naukowo. Szczegółowa analiza cząstek X powstających w akceleratorze pod Genewą może pozwolić naukowcom odkryć nowe informacje o pierwszych momentach po powstaniu wszechświata. Plany są zatem ambitne. Jak przekonują specjaliści z MIT w ciągu kilku kolejnych lat fizycy będą próbowali zgłębić strukturę wewnętrzną cząstki X. Wiedza ta może zmienić nasze rozumienie struktury materii we wszechświecie.
Współczesna fizyka cząstek mówi, że cząstki X mogły istnieć przez pierwszych kilka milionowych części sekundy po Wielkim Wybuchu, gdy wszechświat wypełniony był rozgrzaną do bilionów stopni plazmą składającą się ze swobodnych kwarków i gluonów. Część z nich zderzała się ze sobą tworząc niezwykle krótkotrwałe cząstki X. Wkrótce później temperatura wszechświata znacząco spadła i cząstki elementarne zaczęły łączyć się w znacznie stabilniejsze protony i neutrony.
Jak bada się początki wszechświata?
Aby sprawdzić, jak wyglądał wszechświat tuż po Wielkim Wybuchu, w pierwszych momentach swojego istnienia, trzeba możliwie dokładnie odtworzyć panujące wtedy warunki. Instalacje takie jak Wielki Zderzacz Hadronów pozwalają naukowcom zderzać ze sobą pojedyncze jony z ogromnymi prędkościami. W wyniku takiego zderzenia na ułamek sekundy powstaje plazma składająca się z całej chmury cząstek elementarnych, które były obecne we wczesnym wszechświecie.
Prawdziwym wyzwaniem jest jednak nie tyle zderzanie ze sobą atomów, a analizowanie szczątków powstałych w tych zderzeniach. Plazma kwarkowo-gluonowa jest niezwykle krótkotrwała i składa się nie z milionów, nie z miliardów, ale z bilionów cząstek. Wyzwaniem jest zatem analiza danych zebranych w takim zderzeniu i odszukanie interesujących nas cząstek. Jak widać, w tym przypadku przygotowanie teoretyczne, tj. odpowiednie założenia opisujące zachowanie teoretycznej cząstki X pozwoliło odnaleźć zaledwie sto takich cząstek pośród kilku bilionów innych już znanych.
Jak zatem będzie wyglądała nowa cząstka, kiedy już ją lepiej poznamy? Naukowcy wiedzą na razie, że składa się ona z czterech kwarków, czyli różni się od protonów i neutronów, które składają się z trzech. W jaki sposób owe kwarki są ze sobą połączone? Tego na razie nie wiadomo i właśnie na odpowiedzi na to pytanie naukowcy skupią się w najbliższych miesiącach i latach.
