Hľadanie zužuje záhadnú formu hmoty predpovedanú Einsteinovej teórii špeciálnej relativity. Po viac ako desiatich rokoch pozorovania sa vedci z najväčšieho nárazníka častíc na svete domnievajú, že sú na pokraji nájdenia.
Vedci však nehľadajú explodované črevá častíc rozbitých takmer rýchlosťou svetla.
Namiesto toho, fyzici vo Veľkom Hadronovom zrážači (LHC), 17 míľovom (27 km) kruhu zahrabanom pod zemou blízko hranice medzi Francúzskom a Švajčiarskom, hľadajú chýbajúcu hmotu nazývanú kondenzát z farebného skla a študujú, čo sa stane, keď častice nekolidujte sa, ale namiesto toho priblížte jeden druhému na druhú stranu.
V štandardnom fyzikálnom modeli, teórii, ktorá popisuje zoo subatomárnych častíc, 98% viditeľnej hmoty vo vesmíre sú držané pohromade základnými časticami nazývanými gluóny. Tieto vhodne pomenované častice sú zodpovedné za silu, ktorá spája kvarky za vzniku protónov a neutrónov. Keď sa protóny zrýchlia na rýchlosť blízku rýchlosti svetla, objaví sa zvláštny jav: Koncentrácia gluónov v nich prudko stúpa.
„V týchto prípadoch sa gluóny rozdelia na dvojice gluónov s nižšou energiou a takéto gluóny sa následne rozdelia a tak ďalej,“ uviedol vo vyhlásení Daniel Tapia Takaki, docent fyziky a astronómie na univerzite v Kansase. „V určitom okamihu štiepenie gluónov vo vnútri protónu dosiahne hranicu, pri ktorej prestáva narastať množenie gluónov. Takýto stav je známy ako kondenzát farebného skla, hypotetická fáza hmoty, o ktorej sa predpokladá, že existuje vo veľmi vysokej miere. energetické protóny a tiež v ťažkých jadrách. ““
Podľa Národného laboratória v Brookhavene mohol kondenzát vysvetliť veľa nevyriešených záhad fyziky, napríklad ako sa častice tvoria pri zrážkach s vysokou energiou alebo ako sa hmota distribuuje v časticiach. Potvrdenie jeho existencie však vedcom uniklo desaťročia. Ale v roku 2000 fyzici v Brookhavenovom relatívnom ťažkom iónovom kolízi našli prvé známky toho, že by mohol existovať kondenzát farebného skla.
Keď laboratórium rozbilo atómy zlata zbavené elektrónov, našli v časticiach vytekajúcich z kolízií zvláštny signál, naznačujúc, že protóny atómov boli zaseknuté gluónmi a začali tvoriť kondenzát farebného skla. Ďalšie experimenty s zrážaním ťažkých iónov na LHC mali podobné výsledky. Zrážanie protónov spolu pri relativistických rýchlostiach však môže poskytnúť letmý pohľad na vnútornú stranu protónov skôr, ako subatomické častice prudko explodujú. Skúmanie vnútorností protónov je šetrnejšie.
Ak sú nabité častice, ako napríklad protóny, zrýchlené na vysoké rýchlosti, vytvárajú silné elektromagnetické polia a uvoľňujú energiu vo forme fotónov alebo častíc svetla. (Vďaka duálnej povahe svetla je to tiež vlna.) Tieto úniky energie boli kedysi vylúčené ako nežiaduci vedľajší účinok urýchľovačov častíc, ale fyzici sa naučili nové spôsoby, ako využívať tieto vysokoenergetické fotóny vo svoj prospech.
Ak sa v akcelerátore zistia, že protóny navzájom kvitnú, búrka fotónov, ktoré uvoľnia, môže spôsobiť kolíziu protónov na fotóne. Tieto takzvané ultraperiférne zrážky sú kľúčom k pochopeniu vnútorného fungovania vysokoenergetických protónov.
„Keď vysokoenergetická svetelná vlna zasiahne protón, vytvára častice - všetky druhy častíc - bez porušenia protónu,“ uviedla vo vyhlásení Tapia Takaki. „Tieto častice sú zaznamenané naším detektorom a umožňujú nám zrekonštruovať nebývalý kvalitný obraz toho, čo je vo vnútri.“
Tapia Takaki a medzinárodná spolupráca vedcov teraz používajú túto metódu na vystopovanie nepolapiteľného kondenzátu farebného skla. Vedci uverejnili prvé výsledky svojej štúdie v augustovom čísle Európskeho fyzikálneho denníka C. Tím bol prvýkrát schopný nepriamo merať hustotu gluónov pri štyroch rôznych úrovniach energie. Na najvyššej úrovni našli dôkaz, že kondenzát farebného skla sa práve začínal tvoriť.
Experimentálne výsledky „… sú veľmi vzrušujúce, poskytujú nové informácie o dynamike gluónu v protóne, existuje veľa teoretických otázok, ktoré neboli zodpovedané,“ Victor Goncalves, profesor fyziky na Federálnej univerzite v Pelote v Brazílii a spoluautor štúdie, uviedol vo vyhlásení.
Doteraz zostáva kondenzát z farebného skla nepolapiteľným tajomstvom.
