Fizicienii care utilizează un accelerator de particule au reușit să recrească condițiile de temperatură și densitate ale supei primordiale de imediat după Big Bang. Prin ciocnirea nucleelor de aur la viteze apropiate de cea a luminii, cercetătorii au descoperit un tipar neașteptat în modul în care particulele sunt împrăștiate în urma coliziunilor. Acest rezultat ar putea explica procesul prin care universul s-a răcit și s-a condensat în protonii și neutronii care formează materia actuală.
Experimentul STAR, desfășurat în cadrul Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) de la Laboratorul Național Brookhaven din New York, a detectat un semnal semnificativ. În timpul coliziunilor, forța cu care particulele sunt aruncate în lateral variază, însă fizicienii s-au lovit de un comportament neprevăzut. În loc ca variațiile să se modifice lin pe măsură ce energia de coliziune este ajustată, acestea au scăzut, s-au restrâns și apoi au crescut din nou, sugerând un punct critic.
Această scădere a corelațiilor dintre particule este considerată un indiciu tentant pentru un set special de condiții în care materia nucleară își schimbă starea. Semnalul a fost detectat cu o semnificație statistică de 5 sigma, ceea ce înseamnă că probabilitatea ca acest fenomen să fie o simplă întâmplare este de aproximativ o dată la 3,5 milioane de încercări. Totuși, cercetătorii subliniază că, deși rezultatul este sugestiv, acesta nu constituie încă o dovadă certă a tranziției de fază.
Procesul de studiu implică analiza unei „supe” de quarci și gluoni, componentele care țin împreună protonii și neutronii prin forța tare. La temperaturi și densități extreme, aceste particule se topesc într-o plasmă de quarci și gluoni, o stare care a umplut universul în primele microsecunde. Echipa a analizat aproximativ un miliard de coliziuni la energii cuprinse între 3 și 7,7 GeV per pereche de particule, folosind o configurație cu țintă fixă pentru a obține cea mai mare densitate posibilă.
Obiectivul final al cercetătorilor este de a determina exact cum s-a produs această topire a materiei prin măsurarea ecuației de stare. Acest set de reguli este esențial pentru a înțelege comportamentul materiei în condiții extreme, precum cele din nucleele stelelor neutronice. Coautorul studiului, Rutik Manikandhan, a explicat că cartografierea acestui comportament ajută la înțelegerea evoluției universului de la o supă fierbinte la materia obișnuită de astăzi.
Studiul de fizică nucleară se încadrează într-un domeniu de cercetare care explorează limitele fundamentale ale structurii universului. Fizica particulelor utilizează acceleratoare de înaltă energie pentru a observa fenomene care nu pot fi replicate în condiții de laborator convențional. Înțelegerea punctului critic al materiei nucleare rămâne un obiectiv major pentru cosmologie, oferind date esențiale despre modul în care materia a interacționat în primele momente ale existenței universului.