Fyysikot, jotka pyrkivät luomaan uudelleen maailmankaikkeuden syntyhetkellä olemassa olevan aineen, odottivat jotain kaasun kaltaista ja päätyivät 'täydelliseen' nesteeseen, neljä tutkijaryhmää raportoi American Physical Societyn kokouksessa 18. huhtikuuta. Yhtä tiimeistä johtaa MIT.
'Nämä todella upeat löydöt ovat saaneet meidät päättelemään, että näemme jotain täysin uutta – odottamatonta aineen muotoa – joka avaa uusia ajattelupolkuja aineen perusominaisuuksista ja juuri [alkuräjähdyksen] jälkeen vallinneista olosuhteista, ' sanoi Raymond Orbach, Yhdysvaltain energiaministeriön tiedetoimiston johtaja, tutkimuksen ensisijainen tukija.
Toisin kuin tavalliset nesteet, joissa yksittäiset molekyylit liikkuvat satunnaisesti, uusi aine näyttää liikkuvan kuviossa, jossa on korkea koordinaatioaste hiukkasten välillä – jotain kalaparven kaltaista, joka reagoi yhtenä kokonaisuutena liikkuessaan muuttuvassa ympäristössä. Tämä nesteen liike on melkein 'täydellinen', kuten hydrodynamiikan yhtälöt määrittelevät.
Kuvittele hunajavirta, sitten vesivirta. 'Vesi virtaa paljon helpommin kuin hunaja, ja luomamme uusi neste näyttää virtaavan paljon helpommin kuin vesi', sanoi Wit Busza, MIT-tiimin johtaja ja Francis Friedmanin fysiikan professori. Muita MIT:n työhön osallistuvia henkilöitä ovat fysiikan professori Bolek Wyslouch ja apulaisprofessori Gunther Roland.
Busza huomauttaa, että tulokset eivät sulje pois sitä, että kaasumainen aineen muoto oli olemassa jossain vaiheessa nuoressa maailmankaikkeudessa, mutta tiedot viittaavat 'jotain erilaista ja ehkä jopa mielenkiintoisempaan RHIC:n alemmilla energiatiheyksillä. (Relativistinen raskaan ionin törmäyskone).
Tutkimus on johtanut myös useisiin muihin yllätyksiin. Esimerkiksi 'näkemämme tiedoissa on eleganssia, joka ei vielä heijastu teoreettisessa ymmärryksessämme', Roland sanoi.
Universumin synty
Noin kymmenen miljoonasosaa sekunnista alkuräjähdyksen jälkeen fyysikot uskovat, että maailmankaikkeus koostui kaasusta heikosti vuorovaikutuksessa olevista esineistä, kvarkeista ja gluoneista, jotka lopulta kasautuivat yhteen muodostaen atomiytimiä ja aineita sellaisina kuin me sen tunnemme.
Joten viimeisten 25 vuoden aikana tiedemiehet ovat työskennelleet tuon kaasun tai kvarkkigluoniplasman uudelleen luomiseksi rakentamalla yhä suurempia atomimurskareita. 'Ajatuksena on kiihdyttää ytimiä lähes valonnopeuteen ja saada ne sitten törmäämään suoraan', Busza sanoi. 'Näissä olosuhteissa plasman odotetaan muodostuvan.' Nykyiset tulokset saavutettiin Relativistic Heavy Ion Colliderissa, joka sijaitsee DOE:n Brookhaven National Laboratoryssa.
RHIC kiihdyttää kultaytimiä pyöreässä putkessa, jonka halkaisija on noin 2 kilometriä. Neljässä paikassa ytimet törmäävät, ja näiden paikkojen ympärille tutkijaryhmät ovat rakentaneet ilmaisimia keräämään tietoja. Neljä instrumenttia – STAR, PHENIX, PHOBOS ja BRAHMS – vaihtelevat lähestymistavansa hiukkasten käyttäytymisen seurantaan ja analysointiin. APS-kokouksessa raportoitu työ tiivistää kolmen ensimmäisen vuoden RHIC-tulokset kaikista neljästä laitteesta. Jokaisen ryhmän paperit julkaistaan myös samanaikaisesti Nuclear Physics A -lehden tulevassa numerossa.
MIT on Yhdysvaltojen, Puolan ja Taiwanin yhteistyön PHOBOSin johtava instituutio. 'Olemme hyvin pieniä', sanoi Buza, joka kehitti laitteen konseptin. 'STAR ja PHENIX maksavat kumpikin noin 100 miljoonaa dollaria ja niillä on noin 400 työntekijää. Maksamme alle 10 miljoonaa dollaria ja meillä on noin 50 ihmistä', hän sanoi. (BRAHMS on myös pieni.)
Siitä huolimatta PHOBOS-tiimi sai ensimmäiset fysiikan tulokset kolmesta viidestä RHIC-kokeellisesta ajosta ja sijoittui tasan neljännessä. (Viides ajo on vielä analysoitavana.)
Yhdessä näistä ajoista ryhmä keräsi tiedot, analysoi ne ja toimitti työstä paperin viiden viikon kuluessa. 'Se on ennenkuulumatonta korkean energian fysiikassa', sanoi Busza, joka kiittää Rolandia nopeasta käänteestä. 'Hän oli henkilö, joka hallitsi fysiikan poimimista tiedoista.'
Mitä seuraavaksi?
Vaikka suuret RHIC-ilmaisimet jatkavat tietojen keräämistä, PHOBOS on poistettu käytöstä. 'Kustannus-hyötynäkökulmasta katsomme, että olemme saaneet niin paljon tietoa kuin mahdollista niin pienestä kokeilusta', Busza sanoi.
Joten joukkue katsoo nyt tulevaisuuteen. Jäsenet toivovat voivansa jatkaa opintojaan RHIC:n seuraajassa, Eurooppaan rakennettavassa Large Hadron Colliderissa (LHC). Tuolla laitoksella on 30 kertaa RHIC:n törmäysenergia, mikä tuo tutkijat paljon lähemmäksi maailmankaikkeuden syntymän olosuhteita. 'LHC:ssä testaamme, mitä uskomme oppineemme RHIC:ltä', Busza sanoi. 'Odotamme myös uusia yllätyksiä, ehkä suurempiakin yllätyksiä', hän päätti.
MIT:n PHOBOS-tutkimukseen osallistuvat tällä hetkellä Maarten Ballintijn, Piotr Kulinich, Christof Roland, George Stephans, Robin Verdier, Gerrit vanNieuwenhuizen ja Constantin Loizides. Ryhmässä on myös kuusi jatko-opiskelijaa; tutkimuksesta on jo syntynyt viisi opinnäytetyötä, joista kaksi on tulossa.
Alkuperäinen lähde: MIT:n uutistiedote