Foto del rivelatore ALICE al CERN. Foto per gentile concessione del CERN.
Sbattere a malapena nulla insieme sta portando gli scienziati sempre più vicini alla comprensione degli strani stati della materia presenti appena millisecondi dopo la creazione dell'Universo nel Big Bang. Questo è secondo i fisici del CERN e Brookhaven National Laboratory, che presentano i loro ultimi risultati alla conferenza Quark Matter 2012 a Washington, DC.
Fracassando ioni di piombo insieme nell'esperimento di ioni pesanti ALICE meno noto del CERN, i fisici hanno detto lunedì che hanno creato le temperature più calde mai create dall'uomo. In un istante, gli scienziati del CERN hanno ricreato un plasma a quark-gluone, a temperature del 38% più calde rispetto a un precedente record di 4 trilioni di plasma al plasma. Questo plasma è una zuppa subatomica e lo stato della materia davvero unico che si pensava esistesse nei primi momenti dopo il Big Bang. Esperimenti precedenti hanno dimostrato che queste particolari varietà di plasma si comportano come liquidi perfetti e senza attrito. Questa scoperta significa che i fisici stanno studiando la materia più densa e più calda mai creata in un laboratorio; 100.000 volte più caldo dell'interno del nostro Sole e più denso di una stella di neutroni.
Gli scienziati del CERN stanno appena uscendo dal loro annuncio di luglio della scoperta dell'elusivo bosone di Higgs.
“Il campo della fisica degli ioni pesanti è cruciale per sondare le proprietà della materia nell'universo primordiale, una delle domande chiave della fisica fondamentale che l'LHC e i suoi esperimenti sono progettati per affrontare. Illustra come, oltre all'indagine sul bosone simile a Higgs recentemente scoperto, i fisici dell'LHC stanno studiando molti altri fenomeni importanti in entrambe le collisioni protone-protone e piombo-piombo ", ha affermato il direttore generale del CERN Rolf Heuer.
Secondo un comunicato stampa, i risultati aiutano gli scienziati a comprendere "l'evoluzione della materia ad alta densità e fortemente interagente sia nello spazio che nel tempo".
Nel frattempo, gli scienziati del Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) di Brookhaven affermano di aver osservato il primo assaggio di un possibile confine che separa la materia ordinaria, composta da protoni e neutroni, dal plasma primordiale caldo di quark e gluoni nell'universo primordiale. Proprio come l'acqua esiste in diverse fasi, solida, liquida o vapore, a seconda della temperatura e della pressione, i fisici di RHIC stanno svelando il confine in cui la materia ordinaria inizia a formarsi dal plasma gluone di quark fracassando gli ioni d'oro. Gli scienziati non sono ancora sicuri di dove tracciare i confini, ma RHIC fornisce i primi indizi.
I nuclei degli atomi ordinari di oggi e il plasma primordiale di quark-gluone, o QGP, rappresentano due diverse fasi della materia e interagiscono con le forze più elementari della natura. Queste interazioni sono descritte in una teoria nota come cromodinamica quantistica o QCD. I risultati di STAR e PHENIX di RHIC mostrano che le proprietà liquide perfette del plasma gluone di quark dominano a energie superiori a 39 miliardi di elettronvolt (GeV). Man mano che l'energia si dissipa, iniziano a comparire interazioni tra quark e protoni e neutroni della materia ordinaria. Misurare queste energie fornisce agli scienziati indicazioni che indicano l'approccio di un confine tra materia ordinaria e QGP.
"L'endpoint critico, se esiste, si verifica a un valore unico di temperatura e densità oltre il quale possono coesistere QGP e materia ordinaria", ha affermato Steven Vigdor, direttore associato del laboratorio di Brookhaven per la fisica nucleare e delle particelle, che guida il programma di ricerca RHIC . "È analogo a un punto critico oltre il quale acqua liquida e vapore acqueo possono coesistere nell'equilibrio termico", ha affermato.
Mentre l'acceleratore di particelle di Brookhaven non può eguagliare le condizioni di temperatura record del CERN, gli scienziati del laboratorio del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti affermano che la macchina mappa il "punto debole" in questa transizione di fase.
Didascalia immagine: Diagramma delle fasi nucleari: la RHIC si trova nel "punto debole" energetico per esplorare la transizione tra la materia ordinaria fatta di adroni e la prima materia dell'universo nota come plasma quark-gluon. Per gentile concessione del Brookhaven National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.
John Williams è uno scrittore scientifico e proprietario di TerraZoom, un negozio di sviluppo web con sede in Colorado specializzato in web mapping e zoom di immagini online. Scrive anche il premiato blog StarryCritters, un sito interattivo dedicato a guardare le immagini dei Grandi Osservatori della NASA e altre fonti in modo diverso. Ex collaboratore di Final Frontier, il suo lavoro è apparso sul Blog della Planetary Society, Air & Space Smithsonian, Astronomia, Terra, MX Developer's Journal, The Kansas City Star e molti altri giornali e riviste.
