Tutkijat loivat mini-alkuräjähdyksiä tavalla, jota ei pidetty mahdollisena

Kvarkigluoniplasma on äärimmäisen kuuma ja tiheä aineen olomuoto, joka vallitsi ensimmäisen miljoonasosasekunnin ajan alkuräjähdyksen jälkeen. Tuolloin maailmankaikkeus oli niin kuuma, että protonit ja neutronit eivät olleet vielä muodostuneet. Sen sijaan niiden rakennuspalikat – kvarkit ja gluonit – liikkuivat vapaasti eräänlaisessa kuumassa ”keitossa”.

Maailmankaikkeuden laajentuessa ja jäähtyessä kvarkit ja gluonit sitoutuivat vähitellen toisiinsa muodostaen muun muassa protoneja ja neutroneja. Näistä tuli myöhemmin atomien ytimien rakennuspalikoita ja lopulta tavallista ainetta, josta tähdet, planeetat ja me ihmiset sekä muut elävät olennot itse koostumme.

Monien vuosien ajan tutkijat ovat olettaneet, että kyseisen plasman luominen edellyttää erittäin raskaiden atomiytimien, kuten lyijyn välisiä törmäyksiä. Niels Bohr -instituutin fyysikot ovat kuitenkin nyt onnistuneet luomaan kvarkkigluoniplasmaa törmäyttämällä toisiinsa huomattavasti pienempiä ytimiä, kuten happi-16 ja neon-20 -isotoopeja. Tätä ei aiemmin pidetty mahdollisena.

– Olemme laajentaneet sitä rajaa, kuinka pieniä atomien ytimet voivat olla, jotta tätä ainetta (alkuräjähdyksen alkuperäistä ainetta) voidaan luoda. Sitä voisi kutsua pieneksi Big Bang -alkuräjähdykseksi, toteaa tutkimusta johtanut, Kööpenhaminan yliopiston Niels Bohr -instituutissa työskennellyt apulaisprofessori You Zhou.

Lue myös: Kiistanalainen väite avaruudesta: Olemmeko tyhjiökuplassa, joka vääristää havaintojamme maailmankaikkeudesta?

Zhoun mukaan tutkijat tietävät nyt enemmän niistä perustavanlaatuisista olosuhteista, joita tarvitaan, jotta aine voi siirtyä tähän äärimmäiseen tilaan.

– Toivottavasti tämä auttaa meitä ymmärtämään paremmin, miten plasma käyttäytyi maailmankaikkeuden ensimmäisinä hetkinä – ja miten se myöhemmin kehittyi niiksi aineen muodoiksi, joista kaikki ympärillämme koostuu.

Tutkimus on julkaistu Physical Review Letters -lehdessä.