Mokslo laboratorijoje pasiektas aukščiausios temperatūros rekordas

Pasiekimo autoriai – STAR (Solenoidal Tracker at RHIC) projekto vykdytojai. Šio projekto metu norima ištirti kvarkų-gluonų plazmos (QGP, quark-gluon plasma) susidarymą ir savybes. Manoma, kad QGP – tai medžiagos būsena, egzistavusi pirmąją dešimtmilijoninę sekundės dalį po Visatos gimimo.

Tuo akimirksniu Visata buvo tokia karšta, kad negalėjo egzistuoti jokie atomų branduoliai. Vietoje jų egzistavo QGP iš kvarkų ir gluonų (masės neturinčių dalelių, kurios „perneša“ jėgą tarp kvarkų). Tačiau tokios egzotiškos plazmos sukūrimas laboratorijos sąlygomis reikalauja milžiniško energijos kiekio.

Šioje situacijoje ir buvo reikalingas RHIC. Šis greitintuvas – beveik 4 km ilgio žiedas, kuriame abiem kryptimi vienu metu sukasi aukso jonai, greitinami strategiškai įtaisytų vielos ričių, skleidžiančių radijo dažnio spinduliuotę. Žiede yra šešios vietos, kuriose gali įvykti susidūrimai.

Kai kaktomuša susiduria priešpriešiniai aukso jonų srautai, susiformuoja karšta, tanki kvarkų ir gluonų plazma – stebėtina, tačiau savo fizikinėmis savybėmis plazma labiau panaši į trinties savybėmis beveik nepasižymintį skystį.

Guinesso rekordų knygos sudarytojai išsiaiškino: susidūrimo metu greitintuve pasiekiama pati aukščiausia žmonijos sukurta temperatūra – 4 trilijonai laipsnių Celsijaus skalėje. Tai yra 250 000 kartų karščiau nei Saulės centre.

Bet labai įdomu tai, kad fizikai tokias pačias „beveik idealaus skysčio“ savybes stebėjo medžiagai pasiekus temperatūrą, labai artimą absoliučiam nuliui (-273,15  °C).

Brookhaveno laboratorijoje dirbančio fiziko Steve'o Vigdoro teigimu, santykis tarp šių kraštutinių temperatūrų yra milijonas trilijonų kartų. „Tai yra viena iš daugelio netikėtų sąsajų tarp RHIC fizikos ir kito mokslo pasaulio krašto. Fizikos vienovė – nuostabus dalykas“, – džiaugėsi fizikas.

Bet RHIC greitintuvas turi ir konkurentų, iš kurių stipriausias yra ALICE. ALICE (A Large Ion Collider Experiment) yra vienas iš pagrindinių Didžiojo hadronų greitintuvų (LHC) eksperimentų. Skirtingai nei ATLAS ir CMS eksperimentai, kurių pagrindinis tikslas yra Higgso bozonų paieška, ALICE eksperimento vykdytojai visą dėmesį skiria QGP tyrimams ir kitiems ankstyvosios Visatos reiškiniams tirti.

Tai reiškia, kad ALICE taip pat turi sugebėti generuoti milžiniškas temperatūras, o LHC yra naujesnis ir galingesnis greitintuvas. CERN laboratorijos fizikė Despina Hatzifotiadousakė, kad vykdant ALICE bandymus pasiekiamas triskart didesnis energijos tankis nei su RHIC greitintuvu – o tai reiškia, kad absoliuti temperatūra turėtų būti 30 proc. didesnė. „Dėl to sakyčiau, kad rekordas turėtų priklausyti ALICE“, – sakė mokslininkė.

Visgi ALICE mokslininkai kol kas dar nepublikavo oficialių temperatūros matavimo duomenų – o būtent to ir reikia, kad rekordas būtų įtrauktas į Guinesso knygą. Ir tai reiškia, kad bent jau kol kas RHIC titulu gali džiaugtis tik dėl techninių reikalavimų.