Iskanje je zožilo skrivnostno obliko snovi, ki jo predvideva Einsteinova teorija posebne relativnosti. Po več kot desetletju pregledovanja znanstveniki na največjem trčnem trku za delce na svetu verjamejo, da so na robu, da ga najdejo.
Toda raziskovalci ne iščejo v eksplodiranem drobovju delcev, razbitih skupaj s skoraj svetlobno hitrostjo.
Namesto tega fiziki na velikem hadronskem trkalniku (LHC), 17-kilometrskem obroču, zakopanem pod zemljo blizu meje med Francijo in Švico, iščejo manjkajočo snov, imenovano kondenzat iz barvnega stekla, in preučujejo, kaj se zgodi, ko delci ne trčite, ampak se približajte drug drugemu v skoraj zgrešenih točkah.
V standardnem fizikalnem modelu, teoriji, ki opisuje zoo subatomske delce, 98% vidne snovi v vesolju držijo osnovni delci, imenovani gluoni. Ti lepo imenovani delci so odgovorni za silo, ki se skupaj zlepi, da tvorijo protone in nevtrone. Ko se protoni pospešijo do svetlobne hitrosti, se pojavi nenavaden pojav: Koncentracija gluonov v njih narašča.
"V teh primerih se gluoni cepijo na pare gluonov z nižjo energijo in takšni gluoni se nato razcepijo in tako naprej," je v izjavi povedal Daniel Tapia Takaki, izredni profesor za fiziko in astronomijo na Univerzi v Kansasu. "V nekem trenutku cepitev gluonov znotraj protona doseže mejo, ko se množenje gluonov preneha povečevati. Takšno stanje je znano kot kondenzat iz barvnega stekla, hipotezirana faza snovi, za katero se domneva, da obstaja v zelo visoki stopnji oz. energijskih protonov in tudi v težkih jedrih. "
Po Brookhaven National Laboratoryju lahko kondenzat razloži številne nerazrešene skrivnosti fizike, na primer, kako nastajajo delci pri visokoenergetskih trkih ali kako se materija porazdeli znotraj delcev. Vendar pa je potrditev njegovega obstoja znanstvenike izmikalo desetletja. Toda leta 2000 so fiziki na Brookhavnovem Relativističnem težkem ionskem trkalniku našli prve znake, da lahko kondenzat iz barvnega stekla obstaja.
Ko je laboratorij zdrobil atome zlata, ki so jim odvzeli elektrone, so v delcih, ki izhajajo iz trkov, našli nenavaden signal, ki namiguje, da so se protoni atomov zamašili z gluoni in začeli tvoriti kondenzat barvnega stekla. Nadaljnji poskusi s trčenjem težkih ionov na LHC so imeli podobne rezultate. Vendar pa trčenje protonov skupaj z relativističnimi hitrostmi lahko daje le bežen pogled na notranjost protonov, preden silovito eksplodirajo subatomski delci. Sondiranje notranjosti protonov zahteva bolj nežen pristop.
Ko nabito delce, na primer protone, pospešujemo do velikih hitrosti, ustvarjajo močna elektromagnetna polja in sproščajo energijo v obliki fotonov ali delcev svetlobe. (Zahvaljujoč dvojni naravi svetlobe je tudi val.) Te uhajanje energije je bilo nekoč odpuščeno kot neželen stranski učinek pospeševalcev delcev, fiziki pa so se naučili novih načinov uporabe teh visokoenergetskih fotonov v svojo korist.
Če se protoni zapeljejo mimo pospeševalnika, lahko vihar fotonov, ki jih sprostijo, povzroči trčenje protonov na fotonu. Ti tako imenovani ultra-periferni trki so ključ do razumevanja notranjega delovanja visokoenergijskih protonov.
"Ko visokoenergijski svetlobni val zadene proton, ta ustvari delce - vse vrste delcev - ne da bi pri tem podrl protone," je dejala Tapia Takaki v izjavi. "Te delce posname naš detektor in nam omogočajo, da rekonstruiramo izjemno kakovostno sliko tega, kar je znotraj."
Tapia Takaki in mednarodno sodelovanje znanstvenikov uporabljata to metodo za izsleditev nevsiljivega kondenzata iz barvnega stekla. Raziskovalci so zgodnje rezultate svoje študije objavili v avgustovski številki Evropskega fizičnega časopisa C. Prvič je ekipi bilo mogoče posredno izmeriti gostoto gluonov na štirih različnih ravneh energije. Na najvišji ravni so našli dokaze, da se kondenzat iz barvnega stekla šele začne oblikovati.
Rezultati eksperimenta so "zelo vznemirljivi, saj dajejo nove informacije o gluonski dinamiki v protonu, toda na številna teoretična vprašanja, na katera niso odgovorili," je Victor Goncalves, profesor fizike na zvezni univerzi v Pelotasu v Braziliji in soavtor študije, je dejal v izjavi.
Za zdaj ostaja kondenzat barvnega stekla nedopustna skrivnost.
