Onlarca yıl boyunca, kuark-gluon plazması (QGP) - evrenin ilk milyon saniyelerinde dolduran serbest kuarklar ve gluonlardan oluşan ultra-sıcak çorba - oluşturmanın kuralı basitti: elinizdeki en büyük çekirdekleri getirin. Özellikle kurşun, LHC deneylerinde tipik olarak kullanılan protonlardan 200 kat daha ağırdır. Varsayım, yalnızca bu tür ağır sıkletlerin gereken muazzam basıncı ve ısıyı üretebileceğiydi; sıcaklıklar Güneş'in merkezindekinin 100.000 katını aşarak protonlar ve nötronların bir arada durmayı bırakıp kendi bileşenleri olan kuarklara ve gluonlara ayrıştığı noktaya ulaşıyordu.

Görünen o ki evren bundan daha tutumlu olabilirdi. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki (LHC) ilk oksijen çarpışmalarından bir yıl sonra, dört büyük araştırma işbirliğinin tamamı - ALICE, ATLAS, CMS ve LHCb - bu ilkel madde biçiminin oksijen ve neon çekirdekleri çarpıştığında ortaya çıkabileceğine dair işaretler bildirdi. Evet, oksijen ve neon. Hafif şeyler. Katılım ödülü çekirdekleri.

Sonuçlar, bu kadar aşırı bir maddeyi oluşturmak için gereken muazzam kuvvetlere dair uzun süredir devam eden bir varsayımı sorguluyor ve bilim insanlarına evrenin en erken anlarında hüküm süren koşulları araştırmak için yeni bir yol sunuyor.

QGP'yi tanımlamanın en net yollarından biri, enerjik kuarklar ve gluonlar içinden geçmeye çalıştığında ne olduğunu izlemektir. Bu parçacıklar aşırı sıcak ve yoğun malzemeden geçerken enerjilerinin bir kısmını kaybederler - bilim insanlarının parton enerji kaybı dediği ve QGP'nin oluştuğuna dair kullanışlı bir ipucu olan bir süreç. ATLAS işbirliği, oksijen-oksijen ve neon-neon çarpışmaları sırasında üretilen parçacık jet çiftlerini - enerjik kuarklar ve gluonlar bir çarpışmadan çıktığında üretilen yoğun parçacık akışları - inceleyerek bu etkiyi açıkça tespit etti. Araştırmacılar, eşleştirilmiş jetler arasındaki enerji farklılıklarını gözlemledi; bu, bazı parçacıkların çevredeki malzemeden geçerken enerji kaybettiğini gösteriyordu. Etki, daha fazla plazma hacmi yaratması beklenen daha doğrudan, kafa kafaya (merkezi) çarpışmalarda özellikle belirgindi; bu da parçacıkların geçebileceği daha fazla malzeme olması ve daha büyük enerji kaybına neden oluyordu. Ön ATLAS sonuçları bunu destekliyor: fotonlardan ters yönde geri tepen yüklü parçacıkları inceleyerek, araştırmacılar enerji kaybı ile çekirdeklerin ne kadar merkezi çarpıştığı arasında benzer bir ilişki buldular.

ALICE, CMS ve LHCb aynı temel süreci farklı bir yaklaşımla aradılar. Esas olarak jet enerjisine odaklanmak yerine, plazmanın belirli enerjik parçacıkların üretimini nasıl azalttığını incelediler. CMS, yüklü parçacık üretiminin hem oksijen-oksijen hem de neon-neon çarpışmalarında proton-proton çarpışmalarına kıyasla baskılandığını buldu - bu, parçacıkların QGP içinde enerji kaybetmesiyle tutarlı ve egzotik maddenin daha hafif çekirdekleri içeren çarpışmalarda oluşabileceğine dair ek kanıt. LHCb ayrı bir çalışmada bir başka önemli ipucu bildirdi: bir tılsım kuarkı ve daha hafif bir kuark içeren parçacıkları inceleyerek ve üretimlerinin oksijen ve neon çarpışmalarında ne kadar güçlü baskılandığını karşılaştırarak. Baskılama daha ağır neon çarpışmalarında daha belirgindi; bu tam da bilim insanlarının daha büyük çarpışmaların daha fazla plazma hacmi üreteceği ve parçacıkların içinden geçerken daha fazla enerji kaybetmesine neden olacağı beklentisiyle örtüşen davranıştı.

Ancak azaltılmış parçacık üretimi, enerji kaybının sorumlu olduğunu kanıtlamaz; diğer fiziksel süreçler de benzer etkiler yaratabilir. Bu nedenle ALICE, oksijen-oksijen ve proton-oksijen çarpışmalarında nötr pion adı verilen bir başka atom altı parçacık türünün üretimini karşılaştırdı. Karşılaştırma, oksijen-oksijen çarpışmalarında parton enerji kaybına dair kesin kanıt sağladı ve nispeten küçük nükleer çarpışmaların bile QGP ile ilişkili koşulları yaratabileceği savını güçlendirdi.

Araştırmacılar ayrıca bir başka...