Forskere lagde en «Liten stor smell» — og den var mye mindre enn alle forventet

Jeg må innrømme det. Da jeg først leste om denne forskningen, måtte jeg lese den to ganger for å være sikker på at jeg forstod den riktig.

Forskere har nettopp gjenskapt urkraften som fylte universet vårt... ved hjelp av atomkjerner så små at de fleste fysikere ikke trodde det ville la seg gjøre.

La det synke inn en stund.

Hva i all verden har de egentlig gjort?

Her er greia. Like etter Big Bang, før atomer i det hele tatt eksisterte, var hele universet fylt med noe som kalles kvark-gluon-plasma — en ekstremt varm og tett tilstand der protoner og nøytroner ennå ikke hadde dannet seg. Forskere kaller dette universets «urgamle materie».

I årevis har forskere prøvd å gjenskape dette stoffet i laboratorier ved å kollidere atomkjerner med nesten lystast. Tanken var at du trengte virkelig tunge kjerner — tenk bly — for å skape nok energi til at plasmaet kunne dannes.

Men her kommer det utrolige: forskere ved Niels Bohr Institutt i København, i samarbeid med ALICE-samarbeidet ved CERN, har akkurat bevist at denne antakelsen var feil.

De klarte å lage kvark-gluon-plasma ved hjelp av mye mindre kjerner — spesifikt oksygen-16 og neon-20. Det er betydelig mindre enn hva noen hadde trodd var mulig.

Bly har 82 protoner. Oksygen har 16. Neon har 20. Det er ganske stor forskjell.

En «Liten stor smell»

Førsteamanuensis You Zhou, som ledet eksperimentet, uttrykte det perfekt: det de har skapt er i bunn og grunn en «Liten stor smell».

«Vi har presset grensene for hvor små atomkjernene kan være samtidig som vi gjenskaper denne urgamle materien,» sa han. «Nå vet vi mer om de grunnleggende betingelsene som må til for at materie skal gå over i denne ekstreme tilstanden.»

Jeg liker den innrammingen. Vi ser bokstavelig talt miniatureversjoner av universets fødsel — i partikkelakseleratorer som strekker seg over flere land.

Kjegleforbindelsen

Her blir ting virkelig interessant — og litt lekkert.

Da forskerne kolliderte disse bitte små kjernene, oppdaget de noe fascinerende: partikkelmønstrene som oppsto bevart informasjon om de opprinnelige formene til kjernene som var involvert.

Oksygenkollisjoner produserte runde mønstre. Men neonkollisjoner? De skapte distinkte kjegleformede mønstre.

Hvorfor? Fordi oksygenkjerner er sfæriske, mens neonkjerner er... vel, avlange som en bowlingkjegle.

Postdoktor Emil Gorm Dahlbæk Nielsen forklarte det nydelig: «Det er litt som å lyse på et objekt og se skyggen. Du kan ikke se objektet direkte, men skyggen avslører formen.»

Så ved å observere hvordan partikler flyr ut fra disse kollisjonene, kan forskere i prinsippet «se» formene til atomkjerner som er altfor små til å observere direkte. Hvor kult er ikke det?

Hvorfor bør du bry deg?

Jeg vet hva du tenker — dette høres ut som ekstremt spesialisert fysikk som ikke har noe som helst med hverdagen å gjøre.

Men her er hvorfor det betyr noe: å forstå strukturen til atomkjerner hjelper oss å forstå den sterke kraften — en av naturens fire grunnleggende krefter. Dette er kraften som holder protoner og nøytroner sammen i første omgang. Den er ansvarlig for å gjøre atomer til... vel, atomer.

Uten at den sterke kraften gjør jobben sin, ville ingenting i universet vårt eksistere i sin nåværende form. Stjerner, planeter, du, jeg — ingenting av dette fungerer uten disse grunnleggende vekselvirkningene.

I tillegg er det noe genuint ærefryktinngytende ved menneskehetens evne til å gjenskape, i liten skala, betingelsene som eksisterte mikrosekunder etter at hele universet begynte. Det er den typen ting som får deg til å stoppe opp og tenke på vår plass i kosmos.

Arv fra en tradisjon

Forskningen har spesielt dype røtter ved Niels Bohr Institutt. Aage Bohr, sønn av den berømte fysikeren Niels Bohr, vant Nobelprisen i 1975 for sitt arbeid med atomkjernestruktur. Tradisjonen med å presse vår forståelse av disse bittesmå byggesteinene fortsetter den dag i dag.

I stedet for å undersøke kjerner forsiktig ved lave energier — den tradisjonelle tilnærmingen — smasher disse forskerne dem nå sammen ved de høyeste tilgjengelige energiene og rekonstruerer egenskapene deres fra restene.

Det er en fundamentalt annen måte å se ting på — og den har nettopp åpnet nye muligheter for å forstå både universets første øyeblikk og materiens natur selv.

Ganske bemerkelsesverdig hva man kan oppdage når man krasjer bitte små ting sammen skikkelig hardt, ikke sant?

Kilde: ScienceDaily