Foto del rivelatore ALICE al CERN. Foto per gentile concessione del CERN.
Sbattere quasi niente insieme sta portando gli scienziati sempre più vicini alla comprensione degli strani stati della materia presenti solo pochi millisecondi dopo la creazione dell'Universo nel Big Bang. Questo è secondo i fisici del CERN e del Brookhaven National Laboratory, che hanno presentato le loro ultime scoperte alla conferenza Quark Matter 2012 a Washington, DC.
Schiacciando insieme gli ioni di piombo nell'esperimento meno noto del CERN ALICE con gli ioni pesanti, i fisici hanno detto lunedì di aver creato le temperature artificiali più calde di sempre. In un istante, gli scienziati del CERN hanno ricreato un plasma di quark e gluoni, a temperature del 38% più elevate rispetto a un precedente plasma record di 4 trilioni di gradi. Questo plasma è una zuppa subatomica e lo stato davvero unico della materia che si pensa sia esistito nei primi istanti dopo il Big Bang. Esperimenti precedenti hanno mostrato che queste particolari varietà di plasmi si comportano come liquidi perfetti e privi di attrito. Questa scoperta significa che i fisici stanno studiando la materia più densa e 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 sono appena usciti dall'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 questioni chiave della fisica fondamentale che LHC e i suoi esperimenti sono progettati per affrontare. Illustra come oltre all'indagine sul bosone simile a Higgs scoperto di recente, i fisici dell'LHC stanno studiando molti altri importanti fenomeni nelle 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 caldo plasma primordiale 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 RHIC stanno svelando il confine in cui la materia ordinaria inizia a formarsi dal plasma di quark gluoni frantumando insieme gli ioni d'oro. Gli scienziati non sono ancora sicuri di dove tracciare le linee di confine, ma RHIC sta fornendo i primi indizi.
I nuclei degli atomi ordinari odierni e il plasma primordiale di quark-gluoni, o QGP, rappresentano due diverse fasi della materia e interagiscono alla base delle forze 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 di gluoni 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. La misurazione di queste energie fornisce agli scienziati indicazioni che indicano l'approccio di un confine tra la materia ordinaria e la QGP.
'L'endpoint critico, se esiste, si verifica a un valore unico di temperatura e densità oltre il quale QGP e materia ordinaria possono coesistere', ha affermato Steven Vigdor, Associate Laboratory Director 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 in 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 dell'immagine: Il diagramma di fase nucleare: RHIC si trova nel 'punto debole' energetico per esplorare la transizione tra la materia ordinaria fatta di adroni e la materia dell'universo primordiale nota come plasma di quark-gluoni. 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 mappe web e zoom di immagini online. Scrive anche il pluripremiato blog, StarryCritters , un sito interattivo dedicato a guardare in modo diverso le immagini dei Grandi Osservatori della NASA e di altre fonti. Ex redattore collaboratore di Final Frontier, il suo lavoro è apparso su Planetary Society Blog, Air & Space Smithsonian, Astronomy, Earth, MX Developer's Journal, The Kansas City Star e molti altri giornali e riviste.
