Physiker vom CERN behaupten, es sei ihnen gelungen, am Large Hadron Collider (LHC) versehentlich ein Quark-Gluon-Plasma zu erzeugen, die Angelegenheit des Urknalls. Die Ergebnisse dieser Experimente wurden in der Zeitschrift Nature Physics veröffentlicht.
„Wir sind sehr zufrieden mit dieser Entdeckung. Wir haben eine neue Möglichkeit, Materie in ihrem Primärzustand zu untersuchen. Die Fähigkeit, Quark-Gluon-Plasma unter einfacheren und bequemeren Bedingungen wie Protonenkollisionen zu untersuchen, eröffnet uns eine völlig neue Dimension, wie wir untersuchen können, wie sich das Universum während und vor dem Urknall verhält “, sagte Federico Antinori (Federcio) Antinori), offizieller Vertreter der ALICE-Zusammenarbeit innerhalb des LHC.
Das sogenannte Quark-Gluon-Plasma oder "Quagma" ist Materie, die in winzige Teilchen "zerlegt" wird - Quarks und Gluonen, die normalerweise durch starke nukleare Wechselwirkungen in Protonen, Neutronen und anderen Teilchen gehalten werden. Für die "Freisetzung" von Quarks und Gluonen werden gigantische Temperaturen und Energien benötigt, die, wie Wissenschaftler heute glauben, nur zur Zeit des Urknalls in der Natur existierten.
Vor etwa zehn Jahren haben Physiker herausgefunden, dass solche Bedingungen durch Kollision ausreichend schwerer Ionen mit leistungsstarken Teilchenbeschleunigern geschaffen werden können. Lange Zeit glaubten Wissenschaftler, dass Quagma nicht auf andere Weise erhalten werden könne, aber letztes Jahr sahen sie die ersten Anzeichen dafür, dass dies nicht der Fall war, als sie die Ergebnisse der neuesten Experimente mit dem CMS-Detektor im LHC untersuchten. Es stellte sich heraus, dass die "primäre Materie des Universums" durch Kollisionen einzelner Protonen und Bleiionen gebildet wird.
Antinori und seine Kollegen stellten fest, dass eine Art Quagma-Analogon auch dann auftritt, wenn Protonen miteinander kollidieren, und untersuchten die vom ALICE-Detektor gesammelten Daten, nachdem der LHC im April 2015 bis heute neu gestartet wurde.
Protonen und Neutronen bestehen aus zwei Arten von subatomaren Teilchen - "down" (d) und "up" (u) Quarks. Es gibt vier andere Arten von Quarks - entzückend (b), verzaubert (©), seltsam (s) und wahr (t). Sie bilden die Basis exotischer Materieformen und existieren in der Natur nicht in stabiler Form. Alle diese Quarks können sich, wie Wissenschaftler sagen, nur in Gegenwart von "freien" Gluonen in einem Quark-Gluon-Plasma bilden.
Wie Beobachtungen bei ALICE gezeigt haben, führte die Kollision von Protonen miteinander häufig zum Auftreten mikroskopisch kleiner "Wolken" aus Quark-Gluon-Plasma - einer "Suppe" aus Quarks und Gluonen aus zerstörten Protonen, die auf unvorstellbar hohe Temperaturen erhitzt wurden - etwa vier Billionen Grad Celsius. Seine Spuren in Form von Partikeln, die sogenannte "seltsame" Quarks enthalten, wurden vom Detektor in großen Mengen nachgewiesen.
Interessanterweise traten Partikel mit einer großen Anzahl von "seltsamen" Quarks häufiger auf als andere Produkte von Protonenkollisionen. Wissenschaftler glauben, dass dies auf die ungewöhnlichen Umstände ihrer Geburt hinweist, die mit den Bedingungen verbunden sind, die zum Zeitpunkt seiner Bildung im Quark-Gluon-Plasma herrschten.
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Dies legt ihrer Meinung nach nahe, dass die Eigenschaften des "Quagmas" mithilfe von Protonenkollisionen untersucht werden können, die für Physiker "praktisch" sind, anstatt mit komplexen Schwerionen, die uns näher an das Verständnis bringen, wie das Universum vor und während des Urknalls aussah.
