Universul timpuriu consta într-o supă de particule subatomice aflate la o temperatură de mii de miliarde de grade, care în cele din urmă s-a răcit formând materia pe care o ştim astăzi. Acest proces se numeşte "îngheţare". În Universul timpuriu a fost o tranziţie uniformă. Dar un grup de oameni de ştiinţă de la Brookhaven Naţional Laboratory au descoperit recent că, în condiţii potrivite, lucrurile se pot petrece diferit.

 

Noua cercetare poate oferi o înţelegere de mare valoare asupra forţei tari, care explică 99,9 la sută din masa materiei vizibile în lumea de astăzi.

Oamenii de ştiinţă ştiu de ani de zile că la temperaturile ultra înalte ale Universului timpuriu materia intră şi iese din starea de supă de particule într-un mod uniform, fără o linie clară de demarcaţie între faze. (Gândiţi-vă cum mierea păstrată într-un frigider se înmoaie treptat şi se lichefiază odată ce am scos-o de acolo, fără nici un punct distinct de topire).

Dar după ce fizicienii nuclearişti de la proiectul de cercetare ştiinţifică STAR (în imaginea de mai sus) de la Relativistic Heavy Ion Collider, sau RHIC, au coborât temperatura şi au crescut densitatea, ei au observat un semnal relevant al unei tranziţii mai degrabă ca a apei transformându-se în gheaţă - cu două faze distincte şi o linie clară de demarcaţie între ele. Au anunţat acest rezultat într-un articol ce urmează a fi publicat în Physical Review Letters.

Echipa de la Brookhaven a studiat această tranziţie ciocnind nuclee de aur unul de celălalt cu suficientă energie pentru a crea plasmă quark-gluon, forma de materie ce se consideră a fi dominat Universul timpuriu.

Quarkurile sunt particule fundamentale care alcătuiesc protonii şi neutronii. În mod normal ele există legate de alte quarkuri prin intermediul forţei tari. În haosul plasmei quark-gluon totuşi ele se separă.

Fizicienii au provocat coliziuni la RHIC cu o gamă de energii diferite pentru a studia tranziţia materiei obişnuite în şi din această stare. La cele mai înalte temperaturi, de circa 4 mii de miliarde de grade Celsius, materia a urmat modelul mierii. Dar la temperaturi mai joase şi cu o mai mare concentraţie de quarkuri, materia s-a comportat mai degrabă ca şi apa. În acele condiţii a existat o mai netă demarcaţie între materia în stare normală şi materia că plasmă quark-gluon - ceea ce se numeşte tranziţie de fază de prim ordin.

Caracteristica definitorie a unei tranziţii de fază de prim ordin este "căldura latentă", o mare cantitate de energie fiind absorbită sau eliberată, pe măsură ce moleculele sau particulele se transformă dintr-o fază în alta, la anumite combinaţii de temperatură şi densitate.

"Dacă vă gândiţi la un vas cu apă aşezat pe un arzător", spune fizicianul de la STAR Jamie Dunlop, "temperatura se ridică până când ajunge la punctul de fierbere, 100 de grade Celsius la o presiune atmosferică normală. Apa lichidă va rămâne exact la acea temperatură atât timp cat mai este apă de fiert".

Chiar dacă plita continuă să adauge căldură, energia merge către moleculele care trec din starea lichidă în starea gazoasă până când toate moleculele au parcurs această transformare. În cazul materiei de la RHIC, tranziţia de fază de prim ordin se prezintă ca o dispariţie temporară a fluxului unui anumit tip de particule.

Deşi probabil în timpul perioadei de răcire a Universului de după Big Bang nu a avut loc o tranziţie de fază de prim ordin, ea spune multe oamenilor de ştiinţă despre forţa care ţine împreună părţile constituente ale atomilor ce alcătuiesc lumea noastră.

Traducere de Marian Stănică după from-quark-soup-to-ordinary-matter cu acordul editorului

Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Be the first to comment.