شبیه­ سازی بیگ ­بنگ با سریع ترین ذرات چرخندۀ جهان

 سرعت این سوپ چرخنده ذرات بسیار زیاد بوده و چندین برابر همتایان خود می­باشد. با اینحال انتظار نداشته باشید که این مایع چرخنده به این زودی بتواند نظر عموم را به خود جلب کند. چرخش در ماده ­ای به نام پلاسمای کوارکی-گلونی به وقوع می­ پیوندند. این چرخش ­ها آنقدر کوچک هستند که وقوع آنها را تنها می ­توان با ماده به وجود آمده، ثابت کرد. “مایکل لیزا” فیزیکدان دانشگاه ملی اوهایو، که بر روی پروژه­ برخورد دهنده یون ­های سنگین نسبیتی(نتایج ذکر شده در مقاله از همین پروژه می­ باشد) مشغول است در این باره گفت: «ما نمی ­توانیم پلاسمای کوارکی-گلوئونی را مشاهده کنیم. زیرا که این ماده در ابعاد هسته اتم می­ باشد.»

درست بعد از بیگ­ بنگ، مقادیری از ذرات بسیار داغ بنیادین به نام کوارک و گلوئون کیهان اولیه را تشکیل دادند. این ذرات بنیادین اجزای سازندۀ ذرات نوترون و پروتون هستند. پلاسمای کوارکی-گلوئونی چندین ویژگی منحصر بفرد دارد. اولین ویژگی آن دمای بسیار بالای ۳٫۹ تا ۵٫۶ تریلیارد درجه سانتیگراد می ­باشد که آنرا به داغ ترین مایع شناخته شده تبدیل کرده است. همچنین این مایع، به عنوان چگال­ ترین مایع و مایعی با کمترین اصطکاک ممکن شناخته می­ شود که اصطکاک تقریبا صفر این مایع، امکان حرکت بسیار آسان را به آن می­ دهد.

در این پژوهش جدید، تیم تحقیقاتی قابلیت چرخش پلاسمای کوارکی-گلوئونی را مورد بررسی قرار دادند که به زبان ساده، به بررسی سرعت چرخش آن پرداختند. اما محققان مانع بزرگی پیش روی خود داشتند؛ برخورد دهنده یون­ های سنگین نسبیتی(RHIC) می­ تواند مقادیر بسیار ناچیزی از این مایع را تولید کند که عمری معادل ۱۰ به توان منفی ۲۳ ثانیه داشت. پس عملا مشاهدۀ این مایع با روش ­های سنتی ممکن نبود.

“مایکل لیزا” اظهار داشت که دانشمندان برای اثبات وجود این مایع، به دنبال نشانه­ های چرخش آن گشتند. بطور میانگین، ذرات داخل یک مایع چرخنده باید زاویه ­ای تقریبا هم ­تراز با زاویه حرکتی خود مایع داشته باشد. با بررسی مقدار انحراف این ذرات از مسیر پیش ­بینی­ شده، دانشمندان می ­توانند مقداری تقریبی برای میزان چرخش ماده بیان کنند که می­ توان گفت تقریبا میزان چرخش منطقه ­ای در مایع را نیز مشخص می ­کند. اگر بخواهیم جزئیات آنرا بشکافیم، ذراتی به نام باریون لامبدا زمان فروپاشی طولانی­ تری نسبت به دیگر ذرات مانند نوترون و پروتون دارند. این بدین معنی است که آشکارسازهای برخورد دهنده یون­ های سنگین نسبیتی می ­توانند مسیر این ذرات را قبل از محو شدن آنها ردیابی کنند.

طبق کشفیات دانشمندان، چرخندگی پلاسمای کوارکی-گلوئونی باعث می­ شود که حرکت چرخشی درون یک طوفان بسیار آرام به نظر برسد. محققان اظهار داشتند که چرخندگی مذکور سریع ترین موردی است که تاکنون به ثبت رسیده است که بسیار سریع تر از طوفان ِ نقطه سرخ عظیم مشتری و سریع ترین پدیدۀ ثبت ­شده­ قبلی(نوعی قطره­ فوق­ سرد شده هلیوم) می­ باشد.

فهم ساختار شاره مایع پلاسما می­ تواند درکی جدید از نیروی هسته­ ای قوی(نیروی پیوند دهندۀ اتم) به ما ارائه کند. چندین نظریه­ دیگر در این زمینه وجود دارد که می­ توان نتایج آنها را با نتایج این پژوهش مقایسه کرد. با اینحال هنوز دانشمندان اطلاعات زیادی در این زمینه کسب نکرده ­اند که بتوان با تکیه بر آنها، نتیجه ­ای قاطع را بیان کرد. “مایکل لیزا” در خاتمه گفت: «هنوز خیلی زود است که بگوییم این مسئله به ما چیزی را یاد می­ دهد.»