پس از بیش از دو دهه جستجوی بیوقفه، دانشمندان سرانجام موفق به مشاهده پدیدهای در 'سوپ' داغ و چگال ذرات شدند که لحظاتی پس از مهبانگ جهان را پر کرده بود. این کشف مهم که در برخورددهنده بزرگ هادرونی (LHC) صورت گرفته، میتواند دریچهای جدید به سوی درک وضعیت فوقالعاده داغ و چگال کیهان در نخستین لحظات حیات خود بگشاید.
پلاسمای کوارک-گلوئون: سوپ نخستین جهان
قدرتمندترین شتابدهنده ذرات جهان، برخورددهنده بزرگ هادرونی (LHC)، با برخورد دادن هستههای اتمی عناصر سنگینی مانند سرب به یکدیگر، پلاسمای کوارک-گلوئون (QGP) را ایجاد میکند. این 'سوپ' نخستین از ذرات بنیادی تشکیل شده که در جهان امروزی تنها درون پروتونها و نوترونها محبوس هستند. با برخورد اتمها با سرعت نزدیک به نور، این ذرات آزاد شده و پلاسمای داغی را تشکیل میدهند که تصویری از جهان بلافاصله پس از مهبانگ است.
دنباله پخش: موجی در دل پلاسما
هنگامی که ذرات پرانرژی (جتها) از میان این پلاسما عبور میکنند، انرژی و تکانه خود را به محیط میدهند و امواجی شبیه به دنباله قایق در آب ایجاد میکنند. این پدیده که 'دنباله پخش' (Diffusion Wake) نامیده میشود، بیش از ۲۰ سال پیش توسط نظریهپردازان پیشبینی شده بود اما تا کنون در آزمایشها قابل مشاهده نبود. سیگنالهای این دنباله بسیار ضعیف هستند و توسط اثرات دیگر از جمله تابشهای پسزمینه پوشانده میشوند.
رویکردی نوآورانه: جفتجتهای پشتبهپشت
تیم تحقیقاتی به رهبری «راگونات پرادان» و «اولگا اودوکیموف» از دانشگاه ایلینوی شیکاگو (UIC) برای غلبه بر این مشکل، رویکرد جدیدی را در پیش گرفتند. آنها به جای رویدادهای تکجت، از برخوردهایی استفاده کردند که دو جت پشتبهپشت (رویداد دوجتی) تولید میشود. شکل منحصربهفرد این رویدادها جداسازی سیگنال دنباله از نویز را بسیار آسانتر کرد.
اندازهگیریها نشان داد که در پشت جهت جتها، به ویژه در تکانههای پایین، کاهش واضحی در تعداد ذرات دیده میشود که دقیقاً همان چیزی است که برای یک دنباله پخش انتظار میرود. قویترین سیگنالها در برخوردهای متمرکزتر سرب-سرب مشاهده شدند که حجم بیشتری از پلاسمای کوارک-گلوئون تولید میکنند.
«این مشاهده نتیجه یک جستجوی دههها برای مشاهده پدیده دنباله است؛ بیش از ۲۰ سال پیش توسط نظریه پیشبینی شده بود، اما در دادههای تجربی دستنیافتنی باقی مانده بود.»
به گفته اولگا اودوکیموف، این یافته در ۲۵ ژوئن در مجله معتبر Physical Review Letters به چاپ رسیده است. این کشف نهتنها پنجرهای به سوی شناخت دقیقتر پلاسمای کوارک-گلوئون باز میکند، بلکه وعده بینشهای جدیدی درباره تکامل کیهان در لحظات اولیه پس از مهبانگ را میدهد.
نویسنده: رابرت لی | منبع: Space.com
