Fizicienii implicați în experimentul STAR de la acceleratorul RHIC din Statele Unite au observat o creștere neașteptată a fluctuațiilor impulsului particulelor produse în coliziuni cu nucleele de aur, la un scor statistic de aproximativ 5 sigma. Această anomalie, rezultată din analiza unui număr de aproximativ un miliard de coliziuni, indică posibilitatea existenței unui punct critic al materiei nucleare, o etapă extrem de importantă în înțelegerea tranziției între faze ale materiei din Universul timpuriu.
Detalii despre experiment
Experimentul a urmărit particulele rezultate din coliziuni între nuclee de aur, desfășurate la energii între 3 și 7,7 GeV per nucleon. În probele analizate s-a utilizat o configurație „fixed-target”, în care un fascicul de nuclee de aur a fost direcționat către o folie subțire de aur, amplasată în interiorul detectorului STAR. În fiecare coliziune, cercetătorii au monitorizat impulsul transversal al particulelor pentru a observa fluctuații în distribuția laterală a acestora.
Rezultatele și interpretarea lor
Datele au arătat că, în cele mai centrale coliziuni, corelațiile dintre particule au scăzut până la un minim și apoi au crescut din nou. Abaterea de la tendința așteptată are o semnificație statistică de aproximativ 5 sigma, ceea ce în fizica de particule indică o probabilitate foarte scăzută a unor erori statistice.
Cu toate acestea, această fluctuație nu reprezintă încă o descoperire definitivă a punctului critic QCD, ci doar o indicație clară a unei anomalii. Autorii studiului subliniază că alte procese fizice ar putea influența rezultatele și că interpretarea acesteia trebuie aprofundată.
Punctul critic în fizica nucleară
Punctul critic QCD ar fi o regiune pe „harta” temperaturii și densității materiei nucleare, similar cu punctul critic al apei, unde diferența între stare lichidă și vapori dispare. În cazul materiei formate din quarcuri și gluoni, modelele teoretice sugerează că trecerea de la o fază la alta ar putea fi graduală la temperaturi mari, dar bruscă la densități ridicate.
Cercetătorii încearcă să determine dacă această anomalie reprezintă de fapt semnalul trecerii materiei dintr-o stare fluidă în alta, un pas esențial pentru a înțelege evoluția Universului timpuriu.
Impactul asupra înțelegerii universului
Recrearea plasmei de quarcuri și gluoni în condiții controlate are o însemnătate majoră în cadrul studiilor despre primele momente ale existenței Universului. La scurt timp după Big Bang, materia se afla în această stare extrem de fierbinte și densă, care, pe măsură ce Universul s-a răcit și s-a extins, s-a transformat în protoni și neutroni.
Înțelegerea ideală a ecuației de stare pentru materia nucleară poate oferi informații despre comportamentul acesteia în situații extreme, precum interiorul stelelor neutronice. Aceste rezultate pot contribui, de asemenea, la explicarea modului în care materia obstacolează trecerea de la stare de plasma la o formă stabilizată.
Perspectiva cercetărilor viitoare
Echipa STAR intenționează să analizeze în continuare corelațiile și fluctuațiile pentru a extrage parametrii fizici relevanți, cum ar fi căldura specifică a materiei extreme. Vor fi comparate aceste rezultate cu simulări pe supercomputere pentru a confirma prezența punctului critic.
Măsurătorile suplimentare și mai precise vor putea confirma dacă această anomalie reprezintă cu adevărat trecerea de fază a materiei nucleare. În plus, cercetătorii vor combina datele obținute cu alte indici, pentru a construi o imagine completă a diagramei de fază a materiei din Universul timpuriu.
