นักฟิสิกส์สร้าง Blobs พลาสมาควาร์ก - กลูออนสามรูปแบบโดยใช้ Relativistic Heavy Ion Collider ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven พลาสมานี้เป็นสสารชนิดแปลกใหม่ที่เติมเอกภพในเสี้ยววินาทีแรกหลังจากบิกแบง
(ภาพ: © Javier Orjuela Koop)
สำหรับการแตกวินาทีแรกหลังจากบิกแบงเอกภพไม่มีอะไรเลยนอกจาก "ซุป" อันร้อนแรงของควาร์กและกลูออน - อนุภาคในอะตอมที่จะกลายเป็นหน่วยการสร้างโปรตอนและนิวตรอน ตอนนี้ 13.8 พันล้านปีต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้สร้างซุปดั้งเดิมนี้ขึ้นมาใหม่ในห้องปฏิบัติการ
ด้วยการใช้ Relativistic Heavy Ion Collider ที่ห้องทดลองแห่งชาติ Brookhaven ในอัพตันนิวยอร์กนักฟิสิกส์ได้สร้างพลาสมาควาร์ก - กลูออนเล็ก ๆ หยดหนึ่งหยดเล็ก ๆ นี้โดยการรวมกันของโปรตอนและนิวตรอนที่แตกต่างกัน ในระหว่างการชนเหล่านี้ควาร์กและกลูออนที่ทำขึ้นจากโปรตอนและนิวตรอนหลุดเป็นอิสระและประพฤติตัวเป็นของเหลว
ขึ้นอยู่กับการรวมกันของอนุภาคที่นักวิจัยทุบด้วยกัน, globs เหมือนของเหลวขนาดเล็กของพลาสม่าเกิดขึ้นหนึ่งในสามของรูปทรงเรขาคณิตที่แตกต่าง: วงกลม, รูปไข่หรือรูปสามเหลี่ยม [รูปภาพ: มองกลับไปที่บิ๊กแบงและจักรวาลยุคแรก]
“ ผลการทดลองของเราทำให้เราใกล้ชิดมากขึ้นที่จะตอบคำถามว่าอะไรคือสิ่งที่เอกภพยุคแรก ๆ ที่มีอยู่ในจำนวนที่น้อยที่สุดที่สามารถมีอยู่ได้” Jamie Nagle นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์ที่เข้าร่วมการศึกษากล่าว
Quark-gluon plasmas ถูกสร้างขึ้นครั้งแรกที่ Brookhaven ในปี 2000 เมื่อนักวิจัยทุบนิวเคลียสของอะตอมทองคำ จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ที่ Large Hadron Collider ในเจนีวาท้าทายความคาดหวังเมื่อพวกเขาสร้างพลาสมาโดยการทำลายโปรตอนสองตัวด้วยกัน “ น่าแปลกใจเพราะนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่สันนิษฐานว่าโปรตอนที่โดดเดี่ยวไม่สามารถให้พลังงานเพียงพอที่จะทำสิ่งใดก็ตามที่สามารถไหลได้เหมือนของเหลว” เจ้าหน้าที่ UC Boulder กล่าวในแถลงการณ์
Nagle และเพื่อนร่วมงานของเขาตัดสินใจทดสอบคุณสมบัติของเหลวของสสารที่แปลกใหม่นี้ด้วยการสร้าง globs เล็ก ๆ ของมัน ถ้าพลาสมาทำตัวเหมือนของเหลวจริง globs น้อยน่าจะสามารถรักษารูปร่างได้
"ลองจินตนาการว่าคุณมีสองหยดที่กำลังขยายตัวในสุญญากาศ" Nagle กล่าว ถ้าหยดน้ำทั้งสองอยู่ใกล้กันจริงๆเมื่อพวกมันขยายตัวพวกมันก็วิ่งเข้าหากันแล้วผลักซึ่งกันและกันและนั่นคือสิ่งที่สร้างรูปแบบนี้ขึ้นมา
หากกล่าวว่าหากคุณโยนก้อนหินสองก้อนลงในบ่อน้ำใกล้ ๆ กันระลอกคลื่นจากผลกระทบเหล่านั้นจะไหลเข้าหากันก่อรูปแบบที่คล้ายกับวงรี” เจ้าหน้าที่ UC Boulder กล่าว "สิ่งนี้อาจเป็นจริงได้ถ้าคุณทุบคู่โปรตอน - นิวตรอนซึ่งเรียกว่าดิวเทอรอนเป็นสิ่งที่ใหญ่กว่า ... ในทำนองเดียวกันทรี - โปรตอน - นิวตรอนนิวตรอนหรือที่เรียกว่าอะตอมฮีเลียม -3 อาจขยายออกไปเป็นบางอย่างที่คล้ายกัน กับสามเหลี่ยม "
ด้วยการชนโปรตอนและนิวตรอนที่แตกต่างกันเหล่านี้เข้าด้วยกันกับอะตอมของทองคำที่ใกล้เคียงกับความเร็วแสงนักวิจัยก็สามารถทำสิ่งที่พวกเขาคาดหวังได้อย่างแท้จริงสร้างรูปไข่และรูปสามเหลี่ยมของพลาสมาควาร์กกลูออน เมื่อนักวิทยาศาสตร์ทุบโปรตอนก้อนเดียวเข้าไปในอะตอมทองคำผลลัพธ์ก็คือหยดกลมของซุปดั่งเดิม
ละอองพลาสม่าควาร์ก - กลูออนหยดสั้น ๆ เหล่านี้มีอุณหภูมิถึงระดับล้านล้านองศาเซลเซียส นักวิจัยคิดว่าการศึกษาสสารประเภทนี้ "สามารถช่วยให้นักทฤษฎีเข้าใจได้ดีขึ้นว่าพลาสมาเดิมของเอกภพควาร์ก - กลูออนเย็นตัวลงมากกว่ามิลลิวินาทีทำให้เกิดอะตอมแรกที่มีอยู่จริง" เจ้าหน้าที่ UC Boulder กล่าว
ผลของการศึกษานี้ถูกตีพิมพ์ในวันที่ 10 ธันวาคมในวารสาร Nature Physics
