Au creat fizicienii cea mai mică picătură de lichid?

Anul trecut, fizicienii au „ciocnit” un fascicul de protoni cu ionii mai grei de plumb şi au observat o corelaţie slabă, dar vizibilă, între traiectoriile particulelor încărcate care s-au dispersat din punctele de coliziune. Particulele nou-formate păreau să se mişte sincronizat, ca un banc de peşti care înoată la unison. Savanţii au denumit acest fenomen efectul „ridge”.

• Cele mai iubite băuturi de Crăciun afectează sănătatea oaselor
• Creierul bărbaților versus creierul femeilor: Care sunt diferențele?

La începutul acestui an, noi teste desfăşurate în CMS (Compact Muon Solenoid – foto) – un aparat din componenţa LHC – au avut ca scop studierea mai aprofundată a coliziunilor proton-plumb, iar rezultatele, publicate recent, sugerează că particulele se comportă ca şi în cazul unor coliziuni între ionii de plumb, când sunt antrenate în mişcare de către o picătură de plasmă.

Dacă e aşa, atunci picătura formată în cursul coliziunilor proton-plumb ar fi cea mai mică picătură de fluid formată vreodată în laborator.

Fluidul ia naştere atunci când nucleele se ciocnesc şi eliberează o parte din energia lor în spaţiul dintre ele. Violenţa coliziunii creează un mediu atât de fierbinte şi dens, încât quarcii şi gluonii – constituenţi ai protonilor din nucleu – fuzionează într-o materie numită plasma quarc-gluon, un tip de materie despre care se credea că ar fi existat doar pentru puţin timp, imediat după Big Bang, înainte ca Universul să se răcească.

Savanţii cred că o picătură de plasmă încinsă este aruncată din epicentrul coliziunii – unde presiunea este foarte mare – iar particulele nou-create sunt antrenate orizontal de-a lungul fasciculului.

Fluidul se răceşte pe măsură ce se dilată, dar picăturile rămân lichide suficient timp pentru a împinge particulele în faţa lor, ca un val de apă care aduce la mal diverse rămăşiţe.

„Corelaţiile dintre particule se potrivesc cu modelul ce corespunde unui fluid dens şi care se dilată rapid”, spune specialstul în fizică teoretică Piotr Bozek, de la Akademia Górniczo-Hutnicza şi Institutul de Fizică Nucleară din Cracovia, Polonia.

Deşi acest model, numit curgere colectivă, a fost identificat drept cauză a efectului „ridge” în coliziunile nucleeleor mai mari, precum cele de aur şi plumb, fizicienii au fost surprinşi să vadă indicii ale fenomenului şi în coliziunile ce implică protoni, care sunt de aproximativ 208 ori mai uşori decât ionii de plumb.

Deşi fizicienii trebuie să-şi continue cercetările pentru a se convinge că e vorba într-adevăr despre fenomul de curgere colectivă în coliziunile proton-plumb,  de la ultimul lor studiu s-au mai adunat dovezi în acest sens. 

Anterior, găsiseră corelaţii între mişcările a două particule; acum asemenea corelaţii au fost observate şi la grupuri de 4 particulele.

Scopul este elaborarea unei teorii care să explice toate fenomenele constatate, spune Julia Velkovska, de la Universitatea Vanderbilt, iar de fiecare dată când se realizează un experiment şi o noi măsurători, teoria evoluează, ceea ce permite oamenilor de ştiinţă să înţeleagă tot mai bine ceea ce se petrece.

Sursa: Symmetry Magazine / Foto: Michael Hoch / CERN