Fizica particulelor tocmai a descoperit ceva fascinant despre începutul universului

Stai puțin. Știu că titlul sună ca ceva dintr-un laborator plictisitor, dar chiar nu e așa. Ia-ți o cafea și lasă-mă să-ți spun ce s-a întâmplat.

Cum a început totul, de fapt

Acum 13,8 miliarde de ani, universul a apărut din nimic. În primele fracțiuni de secundă — milionimi de secundă, nu secunde — totul era incredibil de fierbinte. Trilioane de grade. În condiții din astea, lucrurile se comportă ciudat.

În loc de protoni, neutroni și atomi, exista o substanță ciudată: plasmă quark-gluon. Gândește-te la quarcuri și gluoni ca la ingredientele de bază ale universului. Ele se combină pentru a forma tot ce vezi în jur — cana de cafea, telefonul, pisica ta, tu. Dar atunci, în primele clipe, nu erau legate între ele. Se mișcau liber printr-o supă supraîncălzită, aleargă cu viteze aproape egale cu cea a luminii.

Apoi, totul s-a răcit rapid, și quarcurile cu gluonii s-au blocat în particulele pe care le avem azi. Mult timp, fizicienii nu au putut studia direct cum se comporta acea supă primordială.

Experimentul din tunelul de sub Elveția

Aici devine interesant. Fizicienii de la CERN își fac treaba într-un tunel uriaș subteran, lângă Geneva. De ani buni, aceștia reproduc condițiile universului timpuriu. Cum? Bombardând atomi grei, precum plumbul, unii în alții, aproape cu viteza luminii.

Când aceste coliziuni se întâmplă, pentru o fracțiune incredibil de scurtă de secundă — mia-trimea unei miliardimi de secundă — creează picături microscopice din acea plasmă quark-gluon.

E ca și cum ai avea o mașină a timpului. Nu trimiți nimic înapoi, dar creezi instantanee microscopice ale cosmosului așa cum arăta când era încă bebeluș.

Descoperirea care a surprins fizicienii

Acum vine partea nouă, cea care i-a entuziasmat pe specialiști. O echipă condusă de Yen-Jie Lee de la MIT tocmai a anunțat că a observat quarcuri creând valuri în timp ce străbat plasma.

Îți imaginezi un iaz liniștit. Arunci o piatră, și unde lovește apa apar cercuri concentrice. Acum gândește-te la o rață care înoată. În urma ei rămâne un dâru de valuri, un fel de "coamă" pe suprafața apei.

Cam asta s-a întâmplat, doar că la scară subatomică.

Când un quark traversează plasma, nu trece nestingherit. Plasma e atât de densă și interconectată încât reacționează la prezența lui. Quark-ul împinge în acest material primordial și creează unde, stropi, chiar și mișcări de rotație.

Lee a explicat simplu: "Plasma e incredibil de densă. Încetinește quark-ul și produce stropi și vârtejuri, ca un lichid."

Asta e important pentru că confirmă ceva ce teoreticienii bănuiau de mult: plasma quark-gluon nu se comportă ca particule independente care se ciocnesc aleatoriu. În schimb, acționează ca o substanță unitară, fluidă. Cel mai fierbinte lichid din istoria universului.

De ce abia acum?

Te întrebi poate: dacă e un comportament atât de fundamental, de ce nu l-am văzut până acum?

Răspunsul sincer: e extrem de greu de detectat. Când fizicienii căutau acest efect înainte, căutau perechi de quarcuri și antiquarcuri, presupunând că ambele vor crea valuri detectabile. Problema? Când două particule sunt produse în direcții opuse, valul unuia șterge practic valul celuilalt. E ca și cum ai încerca să auzi două șoapte într-o cameră zgomotoasă.

Lee și echipa lui au dezvoltat o metodă nouă de detectare care le-a permis în sfârșit să identifice aceste valuri de quark în haosul coliziunilor. Au găsit o cale să izoleze și să recunoască semnătura unui singur quark perturbând plasma din jurul lui.

De ce contează asta pentru noi?

Dincolo de factorul "e interesant", de ce ar trebui să ne pese?

Înțelegerea comportamentului plasmei quark-gluon ne oferă indicii cruciale despre primele momente ale universului. Măsurând dimensiunea acestor valuri, viteza lor, distanța pe care o parcurg și cât de repede dispar, oamenii de știință pot începe să determine proprietățile acestei substanțe primordiale.

După cum a spus Lee: "Studiind cum valurile de quark se întorc înainte și înapoi, vom obține informații noi despre proprietățile plasmei quark-gluon. Cu acest experiment, facem o fotografie a acestei supe primordiale de quark."

Practic, privim o imagine cosmică de acum 13,8 miliarde de ani, și fiecare tehnică nouă adaugă mai mulți pixeli acelei fotografii.

Pe scurt

Iată ce reținem: primele momente ale universului au implicat un tip de materie care curgea ca un lichid, care reacționa la particulele ce-o străbăteau, și care a existat doar pentru un timp incredibil de scurt înainte de a se răci în blocurile de construcție ale tot ce cunoaștem azi.

Și acum, grație unor fizicieni inventivi și unui accelerator de particule uriaș, am obținut o imagine mai clară despre cum arăta totul.

Nu-i rău pentru o specie care a descoperit focul abia acum câteva sute de mii de ani.