أفاد أربعة فرق من الباحثين في اجتماع 18 أبريل للجمعية الفيزيائية الأمريكية أن الفيزيائيين الذين يعملون على إعادة إنشاء المادة التي كانت موجودة عند ولادة الكون توقعوا شيئًا مثل الغاز وانتهى بهم الأمر مع السائل "المثالي". يقود أحد فرق MIT.
"هذه النتائج المذهلة حقًا دفعتنا إلى الاستنتاج بأننا نرى شيئًا جديدًا تمامًا - شكل غير متوقع من المادة - وهو يفتح سبلًا جديدة للتفكير بشأن الخصائص الأساسية للمادة والظروف التي كانت موجودة بعد [الانفجار الكبير] مباشرةً ، قال ريمون أورباخ ، مدير مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية ، الداعم الأساسي للبحث.
على عكس السوائل العادية ، حيث تتحرك الجزيئات الفردية بشكل عشوائي ، يبدو أن المادة الجديدة تتحرك في نمط يظهر درجة عالية من التنسيق بين الجسيمات - شيء يشبه مدرسة الأسماك التي تستجيب ككيان واحد أثناء التحرك من خلال بيئة متغيرة. هذه الحركة السائلة تكاد تكون "مثالية" ، على النحو المحدد في معادلات الديناميكا المائية.
تصور تيارًا من العسل ، ثم تيارًا من الماء. قال ويت بوسا ، رئيس فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وأستاذ الفيزياء فرانسيس فريدمان: "تتدفق المياه بسهولة أكبر من العسل ، ويبدو أن السائل الجديد الذي أنشأناه يتدفق بسهولة أكبر من الماء". أعضاء هيئة التدريس الآخرين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا المشاركين في العمل هم البروفيسور بولك ويسلوك والأستاذ المساعد جونتر رولاند ، كلاهما في الفيزياء.
يلاحظ Busza أن النتائج لا تستبعد وجود شكل من المادة يشبه الغاز في مرحلة ما من الكون الشاب ، لكن البيانات تشير إلى "شيء مختلف ، وربما أكثر إثارة للاهتمام ، في كثافات الطاقة الأقل التي تم إنشاؤها في RHIC (مصادم أيون ثقيل نسبي). "
وقد أدى البحث أيضًا إلى العديد من المفاجآت الأخرى. قال رولاند ، على سبيل المثال ، "هناك أناقة نراها في البيانات لا تنعكس في فهمنا النظري - حتى الآن".
ولادة الكون
يعتقد الفيزيائيون أن الكون يتكون من غاز من أجسام متفاعلة ضعيفة ، الكواركات والغلونات التي تتجمع في النهاية لتشكل نوى ذرية ومادة كما نعرفها ، حوالي عشرة ملايين جزء من الثانية بعد الانفجار العظيم.
لذا ، على مدار الخمسة وعشرين عامًا الماضية ، عمل العلماء على إعادة إنتاج هذا الغاز ، أو بلازما الكوارك-جلون ، من خلال بناء أجهزة تحطيم ذرة أكبر من أي وقت مضى. قال بوسا: "الفكرة هي تسريع النوى إلى ما يقرب من سرعة الضوء ، ثم جعلها تصطدم وجهًا لوجه". "في ظل هذه الظروف من المتوقع أن تتشكل البلازما." تم تحقيق النتائج الحالية في مصادم الأيونات الثقيلة النسبية الموجود في مختبر بروكهافن الوطني التابع لوزارة الطاقة.
تقوم RHIC بتسريع نوى الذهب في أنبوب دائري يبلغ قطره حوالي 2 كيلومتر. في أربعة أماكن تصطدم النواة ، وحول تلك المواقع ، قامت فرق من العلماء ببناء كاشفات لجمع البيانات. تختلف الأدوات الأربعة - STAR و PHENIX و PHOBOS و BRAHMS - في مناهجها لتتبع وتحليل سلوك الجسيمات. يلخص العمل الذي تم الإبلاغ عنه في اجتماع APS السنوات الثلاث الأولى من نتائج RHIC من جميع الأجهزة الأربعة. كما سيتم نشر أوراق من كل فريق في وقت واحد في العدد القادم من مجلة النووية الفيزياء أ.
معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا هو المؤسسة الرائدة ل PHOBOS ، وهو تعاون بين الولايات المتحدة وبولندا وتايوان. قال Busza ، الذي طور مفهوم الجهاز: "نحن صغيرون جدًا". "تكلفة كل من STAR و PHENIX حوالي 100 مليون دولار ولديها حوالي 400 موظف. نحن نتكلف أقل من 10 ملايين دولار ولدينا حوالي 50 شخصاً ”. (BRAHMS صغير أيضًا.)
ومع ذلك ، حصل فريق PHOBOS على النتائج الفيزيائية الأولى من ثلاث من الجولات التجريبية الخمسة لـ RHIC وتعادل لأول مرة في الرابع. (الجولة الخامسة لا تزال قيد التحليل).
في إحدى هذه الجولات ، قام الفريق بجمع البيانات وتحليلها وتقديم ورقة عن العمل في غضون خمسة أسابيع. قال بوسا ، الذي يُنسب إلى رولاند التحول السريع: "لم يُسمع بذلك في الفيزياء عالية الطاقة". "لقد كان الشخص الذي تمكن من استخراج الفيزياء من البيانات".
ماذا بعد؟
على الرغم من أن أجهزة الكشف عن RHIC الأكبر ستستمر في جمع البيانات ، تم إيقاف PHOBOS. وقال بوسا: "من منظور التكلفة والفائدة ، نشعر أننا استخرجنا أكبر قدر ممكن من المعرفة من هذه التجربة الصغيرة".
لذا فإن الفريق يتطلع الآن إلى المستقبل. يأمل الأعضاء في مواصلة دراستهم في خلف RHIC ، مصادم الهادرون الكبير (LHC) الذي يجري بناؤه في أوروبا. سيكون لهذا المرفق 30 مرة طاقة تصادم RHIC ، مما سيجعل العلماء أقرب بكثير إلى الظروف عند ولادة الكون. قال Busza "في LHC سنختبر ما نعتقد أننا تعلمناه من RHIC". وختم بالقول: "نتوقع أيضًا مفاجآت جديدة ، وربما مفاجآت أكبر".
أعضاء فريق البحث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا المشاركين حاليًا في PHOBOS هم Maarten Ballintijn و Piotr Kulinich و Christof Roland و George Stephans و Robin Verdier و Gerrit vanNieuwenhuizen و Constantin Loizides. يوجد ستة من طلاب الدراسات العليا في الفريق ؛ أسفر البحث عن خمس أطروحات ، اثنتان منها في الطريق.
المصدر الأصلي: MIT News Release
