Vědci to právě pozorovali. Přesněji řečeno, absenci čehokoli, co slouží jako důkaz existence jevu, zaznamenali od prvních sekund po velkém třesku.
To trvalo dvě desetiletí srážení jader olova rychlostí blízkou světlu. Velký hadronový urychlovač (LHC) však konečně vytvořil „difuzní stopu“ uvnitř kvark-gluonového plazmatu, kterou fyzici předpověděli před více než 20 lety. Je to malinká vlnka v kosmické polévce. Stopa, kterou za sebou zanechaly částice prohánějící se nejranějším stavem vesmíru.
Proč jsme difúzní stopu neviděli dříve?
To je problém fyziky vysokých energií: signál je slabý a šum je ohlušující.
Před dvaceti lety hledaly týmy výzkumníků tyto stopy pomocí Z bosonů. Srazili atomy, hledali výtrysky částic v blízkosti bosonů Z a doufali, že uvidí alespoň náznak poruchy v plazmatu. Byly tam náznaky, ale velmi vzdálené. Byly přepsány jinými efekty spojenými s tryskami, maskujícími jemné vlnové signály. Data nebyla dostatečně čistá. Nemůžete prohlásit objev za objev, pokud je statisticky nemožné jej oddělit od šumu pozadí.
Chvíli se to zdálo nemožné.
Výzkumníci z University of Illinois Chicago (UIC) změnili strategii. Pro tento konkrétní test přestali hledat Z bosony. Místo toho použili LHC k vytvoření dijetových událostí. Dvě trysky. Nasměrováno v opačných směrech. Jako dvě kulky vypálené v různých směrech od středu kolize.
Tato konfigurace je kritická. Symetrie umožňuje vědcům odfiltrovat hluk.
Co je kvark-gluonové plazma?
V kuchyni nenajdete jediný kvark nebo gluon. Nebo na Měsíci. V dnešním vesmíru jsou uvězněny uvnitř protonů a neutronů, pevně svázané do větších částic zvaných hadrony.
K jejich osvobození je potřeba nepředstavitelně vysoká energie.
LHC rozbíjí jádra olova do sebe. Srážka zahřeje materiál až na biliony stupňů. Taví protony. Výsledkem je kvark-gluonové plazma. Je to stejná „polévka“, která tvořila raný vesmír mikrosekundy po velkém třesku. Horký. Hustý. Vlastnosti kapaliny.
Když se částice pohybují touto tekutinou, nejen proletí. Vzájemně se ovlivňují. Ztrácejí dynamiku. Roztlačují plazmu od sebe, jako loď, která se prodírá oceánem. Fyzika předpovídá přítomnost stopy. Difuzní stopa.
Znamení, které prokázalo realitu jevu
Nová dimenze je jednoduchá, ale elegantní. Tým výzkumníků studoval oblast za směrem výtrysků.
Prázdný prostor. Nebo skoro prázdné.
Zjistili jasný nedostatek částic v oblasti brázdy, zejména při nízké hybnosti. Tento nedostatek částic je charakteristický pro brázdu. Dokonale odpovídá teorii.
„Toto pozorování je vyvrcholením desetiletého hledání,“ říká Olga EVDOKIMOVÁ, vedoucí týmu UIC.
Ve skutečnosti, jak poznamenává, uplynulo více než dvacet let. Tento jev byl předpovídán před dvěma desetiletími. Zůstal nepolapitelný, dokud nový přístup neučinil signál hlasitějším než chaos v pozadí.
Účinek byl nejvýraznější u centrálních kolizí olova na olově. Tyto srážky vytvářejí nejhustší kapky kvark-gluonového plazmatu na Zemi. Více plazmy znamená větší tření pro trysky. Větší tření znamená větší a znatelnější značku.
Proč je to důležité pro kosmologii
Raghunath Pradhan, další výkonný pracovník UIC, nazval výsledek „otvírákem dveří“. Přesné charakteristiky. Zde je to, co nyní můžeme udělat.
Pochopení toho, jak částice ztrácejí energii v tomto plazmatu, nám pomáhá modelovat raný vesmír. Hustotu a proudění prostoru můžeme simulovat bezprostředně po jeho zrodu s větší přesností. To mění teoretické odhady na měřitelnou dynamiku.
Mapujeme tření velkého třesku.
A nebylo to jen dolování dat. To vyžadovalo zahodit starou metodu a spoléhat se na di-jet geometrii. Risk, který se vyplatil.
A kam dál? S největší pravděpodobností k dalším kolizím. K jiným typům partonů. Nádrž se dále otáčí. Plazma se dále vaří.
Konečně jsme měli jasný pohled na vlnky. Nyní musíme pochopit samotný oceán.
