Plazma kwarkowo-gluonowa

Plazma kwarkowo-gluonowa w końcu odkryje swoje tajemnice?

Naukowcy wykorzystują akceleratory cząstek do badania plazmy kwarkowo-gluonowej, niezwykle egzotycznej formy materii, która może pomóc odsłonić tajemnice początków Wszechświata.

Plazma kwarkowo-gluonowa (QGP) to stan materii jądrowej występujący przy wysokich temperaturach i dużej gęstości materii, istniał powszechnie tuż po Wielkim Wybuchu. Tworzy je mieszanina swobodnych kwarków i gluonów, które szybko połączyły się i uformowały wszystko, co widzimy. Fizycy od dawna starają się zrozumieć plazmę kwarkowo-gluonową, która jest trudna do uzyskania w warunkach laboratoryjnych, nawet przy użyciu najpotężniejszych akceleratorów.

W nowym wydaniu specjalne The European Physical Journal Special Topics zatytułowane „Quark-Gluon Plasma and Heavy-Ion Phenomenology” pod redakcją Munshi G. Mustafy zgromadzono siedem prac, które szczegółowo opisują nasze zrozumienie QGP i procesów, które przekształciły ją w materię barionową otaczającą nas na co dzień.

Plazma kwarkowo-gluonowa to silnie oddziałująca materia, która istniała tylko przez krótki czas we wczesnym Wszechświecie, kilka mikrosekund po Wielkim Wybuchu. Odkrycie i scharakteryzowanie właściwości QGP pozostaje jednym z największych wyzwań współczesnej fizyki jądrowej.

Munshi G. Mustafa

Egzotyczny stan materii

Usprawnienia akceleratorów cząstek, takich jak Relatywistyczny Zderzacz Ciężkich Jonów (RHIC) i Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) znacznie zwiększyły poziomy energetyczne osiągane przez zderzenia ciężkich jąder z prędkościami bliskimi prędkości światła. Dzięki temu udaje się odwzorować warunki występujące w pierwotnym Wszechświecie. Dodatkowych informacji mogą dostarczyć eksperymenty w budowanych obecnie akceleratorach – Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) oraz w Nuclotron-based Ion Collider fAcility (NICA).

Mustafa zaznaczył, że lepsze zrozumienie plazmy kwarkowo-gluonowej powinno otworzyć drzwi do zrozumienia tej silnie oddziałującej materii i zbadania teorii przejścia kwark-hadron. To z kolei mogłoby pomóc nam zrozumieć kroki, które doprowadziły od QGP do codziennej materii barionowej, która nas otacza.

Kwarki i gluony, które uformowały neutrony i protony, zostały w nich zamknięte, kilka mikrosekund po Wielkim Wybuchu. To pierwszy raz, kiedy widzieliśmy, jak są one uwalniane. Takich eksperymentów będzie coraz więcej i być może w końcu zrozumiemy naturę plazmy kwarkowo-gluonowej.

Munshi G. Mustafa