I fisici che lavoravano per ricreare la materia esistente alla nascita dell'universo si aspettavano qualcosa di simile a un gas e finirono con il liquido "perfetto", quattro team di ricercatori hanno riferito in una riunione del 18 aprile dell'American Physical Society. Una delle squadre è guidata dal MIT.
"Queste scoperte davvero sbalorditive ci hanno portato a concludere che stiamo vedendo qualcosa di completamente nuovo - una forma inaspettata di materia - che sta aprendo nuove strade di pensiero sulle proprietà fondamentali della materia e sulle condizioni che esistevano subito dopo [il Big Bang], "Ha dichiarato Raymond Orbach, direttore dell'Ufficio delle Scienze del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, il principale sostenitore della ricerca.
A differenza dei liquidi ordinari, in cui le singole molecole si muovono in modo casuale, la nuova materia sembra muoversi in uno schema che mostra un alto grado di coordinazione tra le particelle, qualcosa come una scuola di pesce che risponde come un'entità mentre si muove attraverso un ambiente che cambia. Quel movimento fluido è quasi "perfetto", come definito dalle equazioni dell'idrodinamica.
Immagina un flusso di miele, quindi un flusso di acqua. "L'acqua scorre molto più facilmente del miele e il nuovo liquido che abbiamo creato sembra fluire molto più facilmente dell'acqua", ha dichiarato Wit Busza, leader del team del MIT e professore di fisica Francis Friedman. Altre facoltà del MIT coinvolte nel lavoro sono il professor Bolek Wyslouch e il professore associato Gunther Roland, entrambi di fisica.
Busza osserva che i risultati non escludono che una forma simile a gas esistesse ad un certo punto nel giovane universo, ma i dati suggeriscono “qualcosa di diverso, e forse anche più interessante, alle densità di energia più basse create in RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider). "
La ricerca ha portato anche a molte altre sorprese. Ad esempio, "c'è un'eleganza che vediamo nei dati che non si riflette nella nostra comprensione teorica - ancora", ha detto Roland.
Nascita dell'universo
Circa dieci milionesimi di secondo dopo il Big Bang, i fisici ritengono che l'universo fosse composto da un gas di oggetti, quark e gluoni debolmente interagenti che alla fine si sarebbero raggruppati per formare nuclei atomici e materia come la conosciamo.
Quindi, negli ultimi 25 anni, gli scienziati hanno lavorato per ricreare quel gas, o plasma di quark-gluone, costruendo demolitori di atomi sempre più grandi. "L'idea è di accelerare i nuclei fino a quasi la velocità della luce, per poi farli precipitare frontalmente", ha detto Busza. "In queste condizioni si prevede che si formi il plasma." I risultati attuali sono stati raggiunti dal Relativistic Heavy Ion Collider situato presso il Brookhaven National Laboratory del DOE.
RHIC accelera i nuclei d'oro in un tubo circolare di circa 2 chilometri di diametro. In quattro punti i nuclei si scontrano e intorno a quei siti team di scienziati hanno costruito rilevatori per raccogliere i dati. I quattro strumenti - STAR, PHENIX, PHOBOS e BRAHMS - variano nei loro approcci per tracciare e analizzare il comportamento delle particelle. Il lavoro riferito alla riunione dell'APS riassume i primi tre anni di risultati RHIC da tutti e quattro i dispositivi. Articoli di ogni squadra saranno anche pubblicati simultaneamente in un prossimo numero della rivista Nuclear Physics A.
Il MIT è l'istituzione principale di PHOBOS, una collaborazione tra Stati Uniti, Polonia e Taiwan. "Siamo molto piccoli", ha affermato Busza, che ha sviluppato il concetto per il dispositivo. “STAR e PHENIX costano ciascuna circa $ 100 milioni e hanno circa 400 dipendenti. Costiamo meno di $ 10 milioni e abbiamo circa 50 persone ", ha detto. (Anche BRAHMS è piccolo.)
Ciononostante, il team di PHOBOS ha ottenuto i primi risultati di fisica da tre delle cinque prove sperimentali RHIC e legato per primo su un quarto. (La quinta corsa è ancora in fase di analisi.)
Per una di queste prove, il team ha raccolto i dati, li ha analizzati e ha inviato un documento sul lavoro entro cinque settimane. "Questo è inaudito nella fisica delle alte energie", ha detto Busza, che attribuisce a Roland la rapida inversione di tendenza. "Era la persona che ha gestito l'estrazione della fisica dai dati."
Qual è il prossimo?
Sebbene i rilevatori RHIC più grandi continueranno a raccogliere dati, PHOBOS è stato ritirato. "Dal punto di vista del rapporto costi-benefici, riteniamo di aver estratto quanta più conoscenza possibile da un esperimento così piccolo", ha affermato Busza.
Quindi il team guarda ora al futuro. I membri sperano di continuare i loro studi presso il successore di RHIC, il Large Hadron Collider (LHC) in costruzione in Europa. Quella struttura avrà 30 volte l'energia di collisione di RHIC, il che porterà gli scienziati molto più vicini alle condizioni alla nascita dell'universo. "In LHC testeremo ciò che pensiamo di aver imparato da RHIC", ha affermato Busza. "Ci aspettiamo anche nuove sorprese, forse anche sorprese più grandi", ha concluso.
Il personale di ricerca del MIT attualmente coinvolto in PHOBOS sono Maarten Ballintijn, Piotr Kulinich, Christof Roland, George Stephans, Robin Verdier, Gerrit vanNieuwenhuizen e Constantin Loizides. Anche sei studenti laureati sono nella squadra; la ricerca ha già portato a cinque tesi, con due in arrivo.
Fonte originale: comunicato stampa del MIT
