Fizicienii care utilizează un accelerator de particule au reușit să recreeze condițiile de temperatură și densitate ale supei primordiale de imediat după Big Bang. Prin ciocnirea nucleelor de aur la viteze apropiate de cea a luminii, cercetătorii au observat un tipar de particule împrăștiate care nu coincide cu modelele teoretice actuale. Acest fenomen ar putea explica modul în care universul s-a răcit și s-a condensat în protonii și neutronii care formează materia obișnuită.
Experimentul STAR, desfășurat în cadrul Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) de la Laboratorul Național Brookhaven din New York, a detectat o variație neobișnuită a forței cu care particulele sunt aruncate în lateral. În loc ca variațiile să urmeze o traiectorie lină pe măsură ce energia de coliziune este ajustată, datele arată că acestea au scăzut, s-au restrâns și apoi au crescut din nou. Această scădere sugerează prezența unui punct critic, un moment în care materia își schimbă radical starea.
Cercetătorii au analizat aproximativ 1 miliard de coliziuni la energii cuprinse între 3 și 7,7 GeV per pereche de particule. Rezultatele au fost comparate cu o tendință lină, însă scăderea observată s-a abătut de la aceasta cu o semnificație statistică de 5 sigma. Această valoare indică faptul că probabilitatea ca acest semnal să fie o simplă întâmplare statistică este de aproximativ una la 3,5 milioane de încercări, oferind o bază solidă pentru investigații suplimentare.
În procesul de coliziune, materia nucleară se poate topi într-o supă de quarci și gluoni liberi, numită plasmă de quarci și gluoni. Rutik Manikandhan, cercetător postdoctoral la Ohio State University, explică faptul că acest punct critic este similar cu momentul în care granița dintre lichid și vapori dispare la apă. Pentru materia nucleară, acest reper este esențial pentru a înțelege setul de reguli care guvernează cele mai extreme condiții din natură, precum nucleele stelelor neutronice.
Echipa intenționează acum să utilizeze aceste corelații pentru a extrage căldura specifică a materiei fierbinți și a o compara cu simulările de pe supercomputere. Deși rezultatul este considerat sugestiv, cercetătorii avertizează că nu reprezintă încă o dovadă definitivă a tranziției de fază. Vor urma teste suplimentare, inclusiv combinarea acestor date cu măsurători ale fluctuațiilor numărului de protoni produși, pentru a confirma cu certitudine existența acestui punct critic în comportamentul materiei.
Studiul acestor fenomene de la nivel subatomic este fundamental pentru cosmologie, deoarece permite cartografierea evoluției universului. Înțelegerea modului în care materia trece de la o supă fierbinte de quarci și gluoni la particulele fundamentale de astăzi ajută la reconstruirea istoriei cosmice. Fizicienii folosesc aceste experimente de înaltă energie pentru a testa modelele teoretice despre cum s-a structurat universul în primele sale microsecunde de existență.