Indtil LHC’en hos CERN er helt oppe og køre, er det ‘Relativistic Heavy Ion Collider’ (RHIC) på Long Island i USA, der er den kraftigste partikelaccelerator i verden.
Den position blev slået yderligere fast i februar måned, da fysikerne ved RHIC præsenterede, hvad der skete, da de bragede guldatomer sammen tilbage i 2005.
I en kollision mellem to ioner opstod der en enormt høj temperatur. Den var på 4 billioner – altså 4.000 milliarder – grader celsius. Det er 250.000 gange så varmt som i hjertet af solen.
Men temperaturen er ikke i sig selv målet. Målet er at finde ud af, hvad det var, som skabte denne temperatur.
Temperaturen viser kvarksuppe
Teorien er, at den temperatur, de nu har målt, blev udsendt fra et såkaldt kvark-gluon-plasma, som opstod, da atomkernerne kolliderede med hinanden.
»Forestil dig, at to biler støder så hårdt sammen, at de holder op med at være biler, og blot bliver til en ødelagt klump. Det er det man forsøger at gøre i sådanne partikelkollisioner: at ødelægge kernerne, så de bliver til noget andet,« forklarer Bjørn Samset, partikelfysiker ved Universitet i Oslo.
I en atomkerne finder man neutroner og protoner, som igen er sat sammen af kvarker og gluoner. Hvis kollisionerne gennemføres med tilstrækkelig stor kraft, vil neutronerne og protonerne splittes, og kvarkerne og gluonerne vil i et kort øjeblik flyde rundt på egen hånd.
Det er denne tilstand, som kaldes kvark-gluon-plasma.
Her er RHIC’s egen video om eksperimenterne:
Forskerne har længe haft en teori om, at dette plasma ville opstå i en sådan situation, men det har ikke været så let at vise, at det faktisk var lykkedes at skabe det.
Denne temperaturmåling er en vigtig indikator for, at de nu faktisk har gjort det:
»Vi ved, at ved temperaturer over en vis grænse, findes der ikke atomkerner længere – så er de blevet til noget andet. Og den temperatur, som forskerne ved RHIC rapporterer om, er langt over den grænse,« fortæller Samset.
»De ser det som en klar indikation på, at det er lykkedes at skabe denne kvarksuppe.«
Endnu tættere på Big Bang
Lige efter Big Bang, da universet var utrolig lille og utrolig tæt, eksisterede stof kun i et sådant plasma. Det var senere, da universet havde udvidet sig lidt, at kvarkerne og gluonerne fandt sammen og dannede atomkerner – som blev til stjerner og planeter.
Det at skabe kvark-gluon-plasma i eksperimenter kan derfor potentielt skubbe vores viden om universets oprindelse endnu nogle mikrosekunder tættere på begyndelsen.
»Vi ved ganske meget om hvad der skete efter at universet havde udvidet sig tilstrækkeligt til at der blev dannet atomkerner, men ikke så meget om, hvordan det var, inden dette skete – altså da kvarkerne og gluonerne flød frit omkring,« fortæller Samset.
»Med viden om denne plasma kan vi tolke andre ting vi kender bedre.«
Gluon-malstrøm kan forklare vægtproblem
For eksempel kan disse eksperimenter være et skridt på vejen til at forstå, hvorfor universet har den masse, det har.
Forskerne forstår nemlig ikke, hvorfor atomkerner er så tunge (relativt set) som de er. Summen af vægten af kvarkerne og gluonerne i kernen kommer nemlig ikke i nærheden af massen i atomkernen.
Det findes altså noget ‘ekstra’, som skaber masse.
Tanken er, at det er kernekraften – altså den kraft som virker mellem partiklerne i atomkernerne – som skaber denne masse.
»Hvad denne kraft er, har vi egentlig ingen god forståelse af,« fortæller Samset.
»En teori er, at kraften skabes ved at gluonerne spinner på en helt speciel måde, og danner det man kunne kalde en ‘gluon-malstrøm’. Det er ganske abstrakte ting, men tanken er, at denne malstrøm skaber kraften, og at effekten af den kan måles i eksperimenterne ved RHIC.«
»Disse forsøg beviser ikke teorien – dertil skal der utrolig mange forsøg og eksperimenter til – men målingerne af kvark-gluon-plasma kan være en indikation på at målinger af gluon-malstrømmen kan være den rigtige vej at gå, for at forstå kernekraften.«
Resultaterne fra RHIC vil blive præsenteret i tidsskriftet ‘Physical Review Letters’.
© forskning.no. Oversat af Johnny Oreskov
