Cel mai puternic accelerator de particule din lume, Large Hadron Collider (LHC) de la CERN, a oferit o perspectivă fără precedent asupra condițiilor care au urmat imediat după Big Bang. Cercetătorii au recreat materia primordială, o „supă” fierbinte și densă de particule fundamentale, pentru a înțelege mai bine primele momente ale Universului. Experimentul, desfășurat în cadrul colaborării ALICE, a adus rezultate surprinzătoare despre comportamentul acestei materii exotice.

Materia primordială, recreată la CERN

În primele fracțiuni de secundă după Big Bang, Universul era un amestec incredibil de fierbinte și dens de particule elementare. Pentru a studia această stare de materie, cercetătorii de la CERN au folosit LHC, un accelerator circular cu o lungime de aproximativ 27 de kilometri, situat sub Alpi. Aici, ei au ciocnit nuclee atomice de fier la viteze apropiate de cea a luminii, recreând astfel condițiile din primele momente ale Universului. Scopul principal al experimentului ALICE este, așadar, de a investiga plasma de quarcuri și gluoni, o stare de materie exotică în care quarcurile și gluonii – particulele componente ale protonilor și neutronilor – nu sunt limitați în interiorul acestora.

Echipa ALICE a obținut informații noi despre această materie primordială observând un tipar comun în coliziunile dintre diferite particule. Inițial, oamenii de știință credeau că doar coliziunile foarte mari pot produce această stare exotică. Însă, noile date sugerează contrariul şi anume că plasma de quarcuri și gluoni ar putea apărea și în coliziuni mai mici decât se credea anterior.

Flux anizotrop: indiciul-cheie

Un semn distinctiv al formării plasmei este fenomenul de „flux anizotrop”. Asta înseamnă că particulele rezultate nu sunt emise uniform, ci preferențial într-o anumită direcție. Cercetătorii au observat că la viteze intermediare, acest flux depinde de numărul de quarcuri din particule. Barionii, formaţi din trei quarcuri, au un flux mai puternic decât mezonii, formaţi din două.

În cadrul studiului, echipa a măsurat acest efect pentru particulele rezultate din coliziuni proton-proton și proton-plumb. Rezultatele au confirmat că același tipar apare și în aceste sisteme mai mici. „Este pentru prima dată când observăm acest tipar de flux, pe un interval larg de impuls și pentru mai multe tipuri de particule, în coliziuni protonice cu un număr neobișnuit de mare de particule produse”, a declarat David Dobrigkeit Chinellato.

Următoarele etape ale cercetării

Comparând datele cu modele teoretice, echipa a constatat că cele care includ procesul de „coalescență” a quarcurilor reproduc bine observațiile. Modelele care nu includ acest mecanism nu reușesc să explice rezultatele. Pentru a clarifica unele discrepanțe existente, cercetătorii intenționează să efectueze noi experimente, inclusiv o serie de coliziuni cu oxigen, care au fost realizate în 2025. Aceste experimente ar putea oferi indicii noi despre natura și evoluția plasmei de quarcuri și gluoni, a spus Kai Schweda.

Rezultatele cercetărilor au fost publicate în revista Nature Communications, aducând oamenii de știință mai aproape de înțelegerea condițiilor existente în primele momente ale Universului.