بدأ كوننا مع إحداث ضجة فجرت كل شيء إلى حيز الوجود. لكن ما حدث بعد ذلك هو لغز. يعتقد العلماء أنه قبل أن تتشكل الذرات – أو حتى البروتونات والنيوترونات التي تتكون منها – ربما كان هناك مزيج شهي وساخن من جسيمين أوليين يُطلق عليهما الكواركات والغلونات ، يتماوجان في الفضاء على شكل بلازما. ونظرًا لعدم وجود أي شخص لمراقبة اللحظات الأولى من الكون ، يحاول تحالف من الباحثين إعادة إدارة التاريخ.
باستخدام مصادم الأيونات الثقيل النسبي في مختبر بروكهافن الوطني ، قاموا بشكل أساسي بإنشاء “انفجار صغير” ويستخدمونه لسبر خصائص بلازما كوارك-غلوون. ستساعد هذه النتائج علماء الكونيات على تحسين صورتهم التي لا تزال غامضة للكون المبكر ، وكيف تبرد الحالة المرهقة من المادة الوليدة واندمجت في الكواكب والنجوم والمجرات اليوم.
يقول الفيزيائي رونغ رونغ ما ، الذي يعمل مع متعقب الملف اللولبي في مصادم الأيونات الثقيلة النسبي ، أو STAR ، وهو كاشف مخصص لفحص بلازما كوارك-غلوون: “نفكر في جزء من الثانية بعد الانفجار العظيم ، كان الكون في هذه المرحلة”. . “لذا إذا استطعنا فهم خصائص هذه المادة من التجارب ، فسيغذي ذلك فهمنا لكيفية تطور الكون.”
العلماء غير متأكدين من المدة التي استمرت فيها مرحلة البلازما هذه – فقد تكون في أي مكان من بضع ثوانٍ إلى آلاف السنين. ربما لا يزال موجودًا حتى اليوم في النوى الكثيفة للنجوم النيوترونية ، أو يتم صنعه عندما تصطدم جسيمات فائقة الطاقة بالغلاف الجوي للأرض ، لذا فإن التعرف على خصائصها يمكن أن يساعد في توصيف فيزياء أكثر البيئات الكونية تطرفًا.
من المستحيل دراسة هذه الأيام الأولى للكون باستخدام التلسكوبات ، التي لا يمكن أن تصل إلا إلى الخلفية الكونية الميكروية – أول ضوء انبثق من الكون المبكر الكثيف ، بعد مائة ألف سنة من الانفجار العظيم. كل شيء قبل ذلك هو حقبة مظلمة من علم الكونيات بالمعنى الحرفي والمجازي. يمكن أن تساعد المحاكاة النظرية في سد هذه الفجوة ، كما يقول جاكي نورونها-هوستلر ، عالِم الفيزياء النووية بجامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، لكن أجهزة الكشف مثل STAR “تسمح لك بفهم نظام مشابه جدًا للانفجار العظيم بشكل تجريبي.”
بالإضافة إلى ذلك ، لم يتم العثور على الكواركات والجلوونات بمفردها في الطبيعة ، مما يجعل من الصعب دراستها بمعزل عن غيرها. تقول هيلين كاينز ، عالمة الفيزياء في جامعة ييل والمتحدثة باسم تجربة ستار: “لا يمكننا اقتلاع واحدة وفحصها”. بدلاً من ذلك ، هم عالقون في حالات مركبة: البروتونات ، والنيوترونات ، والمواد الأكثر غرابة مثل upilons ، و pions ، و kaons. ولكن في درجات حرارة عالية بما يكفي ، تبدأ الحدود بين هذه الجسيمات المركبة في التلاشي. “وهذا هو بلازما كوارك-غلوون” ، كما يقول كينز. لا تزال محصورة في بعض الحجم ، لكن الكواركات والغلونات داخل هذا الفضاء لم تعد مدمجة معًا. في الواقع ، كما تقول ، قد تكون تسمية “البلازما” تسمية خاطئة نوعًا ما ، لأنها تتصرف في الواقع مثل السوائل ، حيث تتدفق.
في مارس ، أفاد العلماء في Brookhaven في رسائل المراجعة البدنية أنهم كانوا قادرين على توليد بلازما الكوارك-غلوون لفترة وجيزة في الوقت المناسب عن طريق تسريع حزمتين من نوى الذهب بالقرب من سرعة الضوء ، ثم اصطدامهما ببعضهما البعض. ثم جاء الجزء الذكي: لقد استخدموا هذا الاصطدام لحساب مدى سخونة بلازما ما بعد الانفجار العظيم.
