Οι φυσικοί που εργάζονταν για να αναδημιουργήσουν την ύλη που υπήρχε κατά τη γέννηση του σύμπαντος περίμεναν κάτι σαν αέριο και κατέληξαν στο «τέλειο» υγρό, ανέφεραν τέσσερις ομάδες ερευνητών σε μια συνάντηση της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας στις 18 Απριλίου. Μία από τις ομάδες έχει επικεφαλής το MIT.
«Αυτά τα πραγματικά εκπληκτικά ευρήματα μας οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι βλέπουμε κάτι εντελώς νέο –μια απροσδόκητη μορφή ύλης– που ανοίγει νέους δρόμους σκέψης σχετικά με τις θεμελιώδεις ιδιότητες της ύλης και τις συνθήκες που υπήρχαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. », δήλωσε ο Raymond Orbach, διευθυντής του Γραφείου Επιστήμης του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ, ο κύριος υποστηρικτής της έρευνας.
Σε αντίθεση με τα συνηθισμένα υγρά, στα οποία μεμονωμένα μόρια κινούνται τυχαία, η νέα ύλη φαίνεται να κινείται με ένα μοτίβο που παρουσιάζει υψηλό βαθμό συντονισμού μεταξύ των σωματιδίων – κάτι σαν ένα κοπάδι ψαριών που ανταποκρίνεται ως μια οντότητα ενώ κινείται σε ένα μεταβαλλόμενο περιβάλλον. Αυτή η κίνηση του ρευστού είναι σχεδόν «τέλεια», όπως ορίζεται από τις εξισώσεις της υδροδυναμικής.
Φανταστείτε ένα ρεύμα μελιού και μετά ένα ρεύμα νερού. «Το νερό ρέει πολύ πιο εύκολα από το μέλι και το νέο υγρό που δημιουργήσαμε φαίνεται να ρέει πολύ πιο εύκολα από το νερό», δήλωσε ο Wit Busza, επικεφαλής της ομάδας του MIT και ο καθηγητής Φυσικής Francis Friedman. Άλλες σχολές του MIT που συμμετέχουν στην εργασία είναι ο καθηγητής Bolek Wyslouch και ο αναπληρωτής καθηγητής Gunther Roland, και οι δύο φυσικής.
Ο Busza σημειώνει ότι τα αποτελέσματα δεν αποκλείουν ότι μια μορφή ύλης που μοιάζει με αέριο υπήρχε κάποια στιγμή στο νεαρό σύμπαν, αλλά τα δεδομένα υποδηλώνουν «κάτι διαφορετικό, και ίσως ακόμη πιο ενδιαφέρον, στις χαμηλότερες ενεργειακές πυκνότητες που δημιουργούνται στο RHIC (Σχετικός Επιταχυντής Βαρέων Ιόντων).
Η έρευνα οδήγησε επίσης σε πολλές άλλες εκπλήξεις. Για παράδειγμα, 'υπάρχει μια κομψότητα που βλέπουμε στα δεδομένα που δεν αντικατοπτρίζεται στη θεωρητική μας κατανόησή - ακόμα', είπε ο Roland.
Γέννηση του σύμπαντος
Περίπου δέκα εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, οι φυσικοί πιστεύουν ότι το σύμπαν αποτελούνταν από ένα αέριο ασθενώς αλληλεπιδρώντων αντικειμένων, κουάρκ και γκλουονίων που τελικά θα συσσωματωθούν για να σχηματίσουν ατομικούς πυρήνες και ύλη όπως τα ξέρουμε.
Έτσι, τα τελευταία 25 χρόνια, οι επιστήμονες εργάζονται για να αναδημιουργήσουν αυτό το αέριο, ή το πλάσμα κουάρκ-γλουονίων, κατασκευάζοντας ολοένα και μεγαλύτερους θρυμματιστές ατόμων. «Η ιδέα είναι να επιταχυνθούν οι πυρήνες σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός και μετά να συντρίψουν μετωπικά», είπε ο Μπούζα. «Υπό αυτές τις συνθήκες αναμένεται να σχηματιστεί το πλάσμα». Τα τρέχοντα αποτελέσματα επιτεύχθηκαν στον Σχετικιστικό Επιταχυντή Βαρέων Ιόντων που βρίσκεται στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven του DOE.
Το RHIC επιταχύνει πυρήνες χρυσού σε έναν κυκλικό σωλήνα διαμέτρου περίπου 2 χιλιομέτρων. Σε τέσσερα σημεία οι πυρήνες συγκρούονται και γύρω από αυτές τις τοποθεσίες ομάδες επιστημόνων έχουν κατασκευάσει ανιχνευτές για τη συλλογή των δεδομένων. Τα τέσσερα όργανα – STAR, PHENIX, PHOBOS και BRAHMS – ποικίλλουν στις προσεγγίσεις τους για την παρακολούθηση και την ανάλυση της συμπεριφοράς των σωματιδίων. Η εργασία που αναφέρθηκε στη συνάντηση της APS συνοψίζει τα πρώτα τρία χρόνια των αποτελεσμάτων RHIC και από τις τέσσερις συσκευές. Οι εργασίες από κάθε ομάδα θα δημοσιευτούν ταυτόχρονα σε ένα επερχόμενο τεύχος του περιοδικού Nuclear Physics A.
Το MIT είναι το κορυφαίο ίδρυμα για το PHOBOS, μια συνεργασία μεταξύ των Ηνωμένων Πολιτειών, της Πολωνίας και της Ταϊβάν. «Είμαστε πολύ μικροί», είπε ο Busza, ο οποίος ανέπτυξε την ιδέα για τη συσκευή. «Το STAR και το PHENIX κοστίζουν περίπου 100 εκατομμύρια δολάρια το καθένα και έχουν περίπου 400 άτομα προσωπικό. Κοστίζουμε λιγότερο από 10 εκατομμύρια δολάρια και έχουμε περίπου 50 άτομα», είπε. (Ο BRAHMS είναι επίσης μικρός.)
Ωστόσο, η ομάδα PHOBOS πήρε τα πρώτα αποτελέσματα φυσικής από τρεις από τις πέντε πειραματικές διαδρομές RHIC και ισοφάρισε στην πρώτη σε μια τέταρτη. (Η πέμπτη σειρά βρίσκεται ακόμη υπό ανάλυση.)
Για ένα από αυτά τα τρεξίματα, η ομάδα συνέλεξε τα δεδομένα, τα ανέλυσε και υπέβαλε μια εργασία για το έργο μέσα σε πέντε εβδομάδες. «Αυτό είναι πρωτόγνωρο στη φυσική υψηλής ενέργειας», είπε ο Busza, ο οποίος πιστώνει στον Roland τη γρήγορη ανάκαμψη. «Ήταν το άτομο που διαχειρίστηκε την εξαγωγή της φυσικής από τα δεδομένα».
Τι έπεται?
Αν και οι μεγαλύτεροι ανιχνευτές RHIC θα συνεχίσουν να συλλέγουν δεδομένα, το PHOBOS έχει αποσυρθεί. «Από την άποψη κόστους-οφέλους, πιστεύουμε ότι έχουμε αντλήσει όσες περισσότερες γνώσεις μπορούμε από ένα τόσο μικρό πείραμα», είπε ο Busza.
Έτσι, η ομάδα τώρα κοιτάζει το μέλλον. Τα μέλη ελπίζουν να συνεχίσουν τις σπουδές τους στον διάδοχο του RHIC, τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) που κατασκευάζεται στην Ευρώπη. Αυτή η εγκατάσταση θα έχει 30 φορές την ενέργεια σύγκρουσης από το RHIC, κάτι που θα φέρει τους επιστήμονες πολύ πιο κοντά στις συνθήκες κατά τη γέννηση του σύμπαντος. «Στο LHC θα δοκιμάσουμε αυτό που πιστεύουμε ότι μάθαμε από το RHIC», είπε ο Busza. «Περιμένουμε επίσης νέες εκπλήξεις, ίσως και μεγαλύτερες εκπλήξεις», κατέληξε.
Το ερευνητικό προσωπικό του MIT που εμπλέκεται επί του παρόντος στο PHOBOS είναι οι Maarten Ballintijn, Piotr Kulinich, Christof Roland, George Stephans, Robin Verdier, Gerrit vanNieuwenhuizen και Constantin Loizides. Έξι μεταπτυχιακοί φοιτητές συμμετέχουν επίσης στην ομάδα. Η έρευνα έχει ήδη καταλήξει σε πέντε διατριβές, με δύο στο δρόμο.
Αρχική πηγή: Δελτίο τύπου του MIT
