Jak się okazuje, to pierwszy przypadek bezpośredniej obserwacji tego rodzaju zjawiska w tej niezwykłej formie materii. A przecież plazma kwarkowo-gluonowa powstawała we wszechświecie krótko po Wielkim Wybuchu, zanim temperatura spadła na tyle, aby kwarki i gluony mogły połączyć się w protony i neutrony. Z czasem z tych cząstek powstała materia, z której składają się między innymi gwiazdy, planety i wszystko, co znajduje się wokół nas.
Czytaj też: Splątali lewitujące szkło ze światłem. Fizycy przeprowadzili sensacyjny eksperyment
Dziś naukowcy potrafią odtworzyć podobne ekstremalne warunki w laboratorium, wykorzystując potężne akceleratory cząstek. Jednym z najważniejszych odkryć wynikających z tego faktu – i dotyczących plazmy kwarkowo-gluonowej – było ustalenie, że zachowuje się ona bardziej jak niemal idealna ciecz niż jak gaz. Przez lata brakowało jednak jednego elementu, który pozwoliłby jeszcze lepiej potwierdzić taki opis. Skoro plazma jest cieczą, poruszająca się przez nią cząstka powinna pozostawiać za sobą charakterystyczny ślad, podobnie jak łódź płynąca po powierzchni jeziora.
Właśnie taki ślad udało się teraz wykryć. Badacze wykorzystali dżety cząstek powstające podczas zderzeń ciężkich jonów. Można je potraktować jako swoiste sondy, które pozwalają sprawdzić, w jaki sposób zachowuje się plazma kwarkowo-gluonowa. Analizując produkty zderzeń, fizycy byli w stanie dostrzec charakterystyczne zaburzenie pozostawione przez szybko poruszające się cząstki.
Dla zespołu ze Stanów Zjednoczonych jest to zwieńczenie trwających niemal dwie dekady badań. Dotychczasowy problem polegał przede wszystkim na tym, że plazma kwarkowo-gluonowa istnieje niezwykle krótko. Po powstaniu niemal natychmiast rozszerza się i rozpada na inne cząstki, które można następnie zarejestrować. Naukowcy muszą więc odtworzyć przebieg wydarzeń na podstawie cząstek powstałych już po zniknięciu plazmy. To przypomina próbę ustalenia, co wydarzyło się podczas bardzo krótkiego zdarzenia, analizując jedynie jego późniejsze skutki. Dopiero połączenie nowych modeli teoretycznych z ogromną ilością danych pozwoliło znaleźć poszukiwany sygnał.
Czytaj też: Alternatywny diament wprost z laboratorium. Nigdy przedtem nie udało się uzyskać takiego materiału
Obserwacja ta stanowi potwierdzenie przewidywań dotyczących zachowania plazmy. Pozwala również dokładniej badać jej właściwości, w tym sposób, w jaki reaguje na przechodzące przez nią wysokoenergetyczne cząstki. To z kolei może pomóc fizykom lepiej odtworzyć warunki panujące we wszechświecie tuż po jego narodzinach. Tymczasem fizycy planują już kolejne analizy. Wraz z napływem dokładniejszych danych z Wielkiego Zderzacza Hadronów będą mogli jeszcze precyzyjniej badać plazmę kwarkowo-gluonową i sprawdzać, jak zachowuje się ona w ekstremalnych warunkach.
Źródło: Physical Review Letters
