دانشمندان کوچک‌ترین بیگ‌بنگ جهان را برای بررسی منشأ هستی ایجاد کردند

در نخستین لحظات شکل‌گیری جهان، ماده هنوز به شکلی که امروز می‌شناسیم وجود نداشت.

حدود یک میلیونیم ثانیه پس از بیگ‌بنگ، جهان در وضعیت بسیار داغ و متراکمی قرار داشت که دانشمندان آن را پلاسمای کوارک-گلوئون یا QGP می‌نامند. چند سال است که برخورددهنده‌های ذرات با کوبیدن هسته‌ها به یکدیگر در سرعت‌هایی نزدیک به سرعت نور، امکان بازسازی این شرایط را فراهم کرده‌اند؛ هرچند در بسیاری از آزمایش‌ها از عناصر سنگینی مانند سرب استفاده شده است.

اکنون آزمایش تازه‌ای که توسط سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای، CERN، انجام شده، نشان می‌دهد که چنین پلاسمایی حتی از برخورد هسته‌های بسیار کوچک‌تر نیز می‌تواند شکل بگیرد. از آنجا که دیگر منبع طبیعی قابل دسترسی برای مطالعه این ماده نخستین وجود ندارد، این بیگ‌بنگ‌های میکروسکوپی می‌توانند سرنخ‌های ارزشمندی درباره اتفاقات رخ‌داده در نخستین لحظات و دقایق پیدایش جهان در اختیار دانشمندان بگذارند.

پلاسمای کوارک-گلوئون چیست؟

برای درک اهمیت این آزمایش، ابتدا باید با اجزای اصلی ماده آشنا شد. کوارک‌ها ذراتی هستند که پروتون‌ها و نوترون‌ها را تشکیل می‌دهند و این دو نیز اجزای سازنده اتم‌ها و در نهایت تمام ماده اطراف ما محسوب می‌شوند. گلوئون‌ها نیز همان‌طور که از نامشان پیداست، کوارک‌ها را در کنار یکدیگر نگه می‌دارند.

در نخستین میکروثانیه‌های عمر جهان، کوارک‌ها و گلوئون‌ها هنوز درون پروتون‌ها و نوترون‌ها محصور نشده بودند. آنها در قالب پلاسمایی فوق‌العاده داغ حضور داشتند. با گسترش جهان، دما کاهش پیدا کرد و کوارک‌ها به‌تدریج درون ذرات بزرگ‌تر و پایدارتر قرار گرفتند.

فیزیک‌دانان پس از چند دهه مطالعه پلاسمای کوارک-گلوئون در برخوردهای بزرگ هسته‌ای، اکنون تلاش می‌کنند مرزهای این حالت عجیب ماده را مشخص کنند. یکی از پرسش‌های اصلی این است که برخوردها تا چه اندازه می‌توانند کوچک شوند و همچنان مجموعه‌ای از ذرات ایجاد کنند که رفتاری مشابه یک قطره سیال داشته باشد.

بر اساس مقاله‌ای که در Physical Review Letters منتشر شده، CERN و گروهی بین‌المللی از پژوهشگران توانسته‌اند این ماده را با استفاده از هسته‌های اکسیژن-16 و نئون-20 تولید کنند. جرم هر دو هسته کمتر از یک‌دهم جرم اتم سرب است؛ عنصری که پیش از این یکی از سبک‌ترین گزینه‌های شناخته‌شده برای ایجاد پلاسمای کوارک-گلوئون به شمار می‌رفت.

یک بیگ‌بنگ در ابعاد بسیار کوچک

یو ژو، پژوهشگر مؤسسه نیلز بور در هلند و یکی از نویسندگان این مطالعه، در بیانیه‌ای گفت:

ما مرز اندازه هسته‌های اتمی را تا جایی عقب برده‌ایم که همچنان می‌توان با آنها ماده نخستین جهان را بازسازی کرد؛ چیزی که می‌توان آن را یک بیگ‌بنگ کوچک نامید. اکنون درک بهتری از شرایط بنیادی لازم برای انتقال ماده به این حالت بسیار شدید داریم.

دانشمندان دریافتند که با وجود اندازه بسیار کوچک هسته‌های اکسیژن و نئون، برخورد میان آنها نشانه‌هایی ایجاد کرده که با رفتار مورد انتظار پلاسمای کوارک-گلوئون مطابقت دارد. ماده تولیدشده تنها برای لحظه‌ای کوتاه، پیش از آنکه سرد شود و دوباره به ذرات تبدیل شود، به شکل جمعی و مشابه یک سیال منبسط شد.

ژو در پایان گفت:

امیدواریم این آزمایش به ما کمک کند رفتار پلاسما را در نخستین لحظات جهان بهتر بشناسیم و بفهمیم این ماده چگونه در ادامه تکامل پیدا کرد و سرانجام به شکل‌هایی از ماده تبدیل شد که تمام چیزهای اطراف ما از آنها ساخته شده‌اند.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.