นักฟิสิกส์อาจสร้างหยดของเหลวที่เล็กที่สุดในเอกภพซึ่งเป็นอนุภาคขนาดโปรตอนของซุปที่ร้อนและดั่งเดิม
ซุปอนุภาคนี้เป็นพลาสมาควาร์ก - กลูออนของเหลวที่เติมคอสโมสในช่วงไมโครวินาทีแรกหลังจากบิกแบง มันอยู่ที่ระดับล้านล้านองศาและด้วยแรงเสียดทานใด ๆ มันแทบจะหมุนไปรอบ ๆ ด้วยความเร็วแสง
Jacquelyn Noronha-Hostler นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจาก Rutgers University ในรัฐนิวเจอร์ซีย์กล่าวว่ามันเป็นของเหลวที่รุนแรงที่สุดที่เรารู้จัก
นักฟิสิกส์ได้มีการชนกันของอนุภาคเพื่อสร้างซุปดั่งเดิมนี้มาก่อนและการทดลองบางอย่างได้ชี้ให้เห็นว่าการชนบางครั้งก่อให้เกิดหยดน้ำขนาดเล็กเท่ากับโปรตอน ในบทความใหม่ที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 10 ธันวาคมในวารสาร Nature Physics นักฟิสิกส์จากการทดลองการทดลองใช้พลังงานนิวเคลียร์ (PHENIX) ผู้บุกเบิกการทดลองพลังงานสูงรายงานว่าสิ่งใดอาจเป็นหลักฐานที่น่าเชื่อถือที่สุด แต่หยดเหล่านั้นอาจมีขนาดเล็กมาก
“ มันทำให้เราคิดใหม่เกี่ยวกับความเข้าใจของเราเกี่ยวกับปฏิกิริยาและเงื่อนไขของการไหลของหยดนี้” Jamie Nagle นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์ซึ่งวิเคราะห์ข้อมูลในการทดลองล่าสุด ผลการวิจัยสามารถช่วยให้นักฟิสิกส์เข้าใจพลาสม่าควาร์กอนของเอกภพในยุคต้นและธรรมชาติของของเหลวได้ดีขึ้น
“ มันหมายความว่าเราต้องเขียนความรู้ของเราใหม่เกี่ยวกับความหมายของการเป็นของเหลว” Noronha-Hostler ที่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการทดลองใหม่กล่าวกับ Live Science
การทดลองทำที่ Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven ในนิวยอร์กซึ่งนักฟิสิกส์ได้สร้างพลาสมา quark-gluon แรกในปี 2005 โดยการกระแทกนิวเคลียสอะตอมด้วยกัน ควาร์กเป็นอนุภาคพื้นฐานที่ประกอบขึ้นเป็นโปรตอนและนิวตรอนซึ่งประกอบกันเป็นนิวเคลียสของอะตอม กลูออนเป็นอนุภาคแรงที่ถือควาร์กไว้ด้วยกันในโปรตอนหรือนิวตรอนผ่านแรงแรงซึ่งเป็นหนึ่งในพลังพื้นฐานของธรรมชาติ
ก่อนหน้านี้นักฟิสิกส์สันนิษฐานว่าหยดของพลาสมาควาร์กกลูออนจะต้องมีขนาดค่อนข้างใหญ่ Noronha-Hostler กล่าว เพื่อให้หยดน้ำไหลเหมือนของเหลวความคิดก็เกิดขึ้นวัตถุนั้นจะต้องมีขนาดใหญ่กว่าอนุภาคที่เป็นส่วนประกอบ ยกตัวอย่างเช่นหยดน้ำทั่วไปนั้นใหญ่กว่าโมเลกุลน้ำของมันเอง ในทางกลับกันกลุ่มก้อนเล็ก ๆ พูดว่าโมเลกุลน้ำสามหรือสี่ตัวจะไม่ทำงานเหมือนของเหลว
ดังนั้นเพื่อให้หยดพลาสม่าควาร์ก - กลูออนมีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้นักฟิสิกส์ของ RHIC ได้รวมนิวเคลียสอะตอมขนาดใหญ่เข้าด้วยกันเช่นทองซึ่งจะสร้างหยดที่มีขนาดใกล้เคียงกัน - ใหญ่กว่าโปรตอนประมาณ 10 เท่า แต่นักฟิสิกส์พบว่าเมื่อพวกเขาชนอนุภาคขนาดเล็กพวกเขาตรวจพบคำแนะนำของหยดของเหลวขนาดโปรตอน - ตัวอย่างเช่นในการชนระหว่างโปรตอนที่เกิดขึ้นที่ Large Hadron Collider ใกล้เจนีวา
เพื่อค้นหาว่ามีหยดน้ำเล็ก ๆ เหล่านี้จริงหรือไม่นักฟิสิกส์ที่ใช้เครื่องตรวจจับ PHENIX ที่ RHIC ยิงโปรตอนหรือไม่ นิวเคลียสดีเทอรอนซึ่งแต่ละอันมีโปรตอนและนิวตรอน และฮีเลียม -3 นิวเคลียสที่นิวเคลียสทองคำ หากการชนเหล่านี้ก่อตัวเป็นหยดของเหลวของพลาสมาควาร์ก - กลูออนนักวิทยาศาสตร์ให้เหตุผลหยดนั้นจะมีรูปร่างแตกต่างกันไปตามสิ่งที่นิวเคลียสทองชน การชนโปรตอนจะสร้างหยดน้ำแบบกลม ดิวเทอรอนจะสร้างหยดน้ำรูปไข่และฮีเลียม -3 จะทำให้หยดเป็นรูปสามเหลี่ยม
หยดน้ำดังกล่าวจะมีชีวิตอยู่เพียงแค่ 1 แสนล้านล้านวินาทีในวินาทีก่อนที่ความร้อนจะทำให้หยดขยายตัวเร็วมากจนระเบิดได้ในอนุภาคอื่น ๆ
นักวิจัยได้สร้างอนุภาคหยดน้ำขึ้นมาใหม่โดยการวัดเศษอนุภาคนี้ พวกเขามองหารูปไข่และรูปสามเหลี่ยมในการชนกันสามประเภททำให้การวัดทั้งหมดหกครั้ง การทดลองใช้เวลาหลายปีและท้ายที่สุดนักวิจัยตรวจพบรูปร่างปากโป้งโดยบอกว่าการชนกันนั้นสร้างหยดขนาดโปรตอน
"ด้วยการวัดเต็มหกชุดมันยากที่จะมีคำอธิบายที่แตกต่างออกไปยกเว้นภาพหยด" Nagle กล่าวกับ Live Science
ในขณะที่ผลลัพธ์นั้นน่าเชื่อถือ Noronha-Hostler กล่าวว่าเธอยังไม่แน่ใจอย่างสมบูรณ์ นักวิจัยยังต้องการการวัดที่ดีกว่าของเครื่องบินไอพ่นที่ปะทุออกมาจากการชนของอนุภาค หากของเหลวหยดเล็ก ๆ ก่อตัวขึ้นผลกระทบระหว่างนิวเคลียสทองคำกับโปรตอนดิวเทอรอนหรือฮีลลูม -3 ควรทำให้เกิดอนุภาคความเร็วสูงที่ก่อตัวเป็นไอพ่นซึ่งจะเกิดการระเบิดผ่านหยดควาร์ก - กลูออน เมื่อเจ็ตพุ่งผ่านของไหลมันจะสูญเสียพลังงานและชะลอความเร็วลงเหมือนกับกระสุนที่พุ่งทะลุผ่านน้ำ
แต่จนถึงขณะนี้การวัดแสดงให้เห็นว่าเครื่องบินไอพ่นไม่ได้สูญเสียพลังงานมากเท่าที่คาดการณ์ไว้ การทดลองในอนาคตเช่น PHENIX รุ่นอัพเกรดที่มีกำหนดเปิดตัวในปี 2566 น่าจะช่วยให้นักฟิสิกส์เข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นได้ดียิ่งขึ้นและตัดสินว่ามีหยดน้ำเล็ก ๆ เหล่านี้อยู่หรือไม่ Noronha-Hostler กล่าว
