Shkencëtarët rikrijuan momentet e para pas Big Bengut dhe gjetën diçka mbresëlënëse

Përplasjet e rënda të bërthamave në Përplasësin e Madh të Hadroneve (LHC) në CERN kanë zbuluar për herë të parë një “gjurmë” jashtëzakonisht të zbehtë të lënë nga një kuark me energji të lartë ndërsa përshkon plazmën kuark-gluon forma primordiale e materies që mendohet se ka mbushur Universin disa mikrosekonda pas Shpërthimit të Madh. Gjetjet e reja nga bashkëpunimi i Solenoidit Kompakt të Muoneve (CMS) u botuan më 25 dhjetor 2025 në revistën Physics Letters B dhe ofrojnë njohuri të reja mbi sjelljen e materies në momentet më të hershme të historisë kozmike.

Çfarë është plazma kuark-gluon?

Plazma kuark-gluon është një gjendje ekstreme e materies që ekzistonte në mikrosekondat e para pas Big Bengut.

Në këto kushte, temperatura dhe dendësia janë aq të larta sa protonet dhe neutronet “shkrihen” dhe përbërësit e tyre themelorë kuarket dhe gluonet lëvizin lirshëm, jo ​​të bllokuar brenda bërthamave atomike.

Fizikanët besojnë se kjo plazmë ishte forma e parë e materies në Univers, përpara se të ftohej dhe të formoheshin grimcat e njohura dhe përfundimisht atomet.

Rikrijimi i kushteve të Universit të hershëm

Kur bërthamat e rënda atomike përplasen me shpejtësi pothuajse të barabartë me atë të dritës në LHC, ato shkrihen përkohësisht në një gjendje ekstreme të materies të njohur si plazma kuark-gluon. Në këtë mjedis, dendësia dhe temperatura janë aq të larta sa struktura normale e atomeve shembet, dhe kuarket dhe gluonet bartësit e forcës së fortë bërthamore që mban bërthamat së bashku lëvizin lirshëm, duke u sjellë më shumë si një lëng i mbinxehur sesa si një gaz grimcash.

“Pika” e kësaj plazme është jashtëzakonisht e vogël, rreth 10⁻¹⁴ metra në diametër, ose 10,000 herë më e vogël se një atom, dhe zgjat për një kohë shumë të shkurtër. Megjithatë, brenda saj, vërehet një rrjedhë kolektive e kuarkeve dhe gluoneve.

Fizikanët po përpiqen të kuptojnë se si grimcat me energji të lartë bashkëveprojnë me këtë mjedis. Teoria parashikoi që një kuark që depërton në plazmë do të linte pas një “gjurmë”, analoge me valën e krijuar nga një varkë në ujë: një grumbullim i materies përpara tij dhe një “tërheqje” e lehtë pas saj.

Zbulimi i këtij fenomeni është veçanërisht i vështirë, pasi plazma është mikroskopike dhe bashkëveprimet në rajonin “frontal” të kuarkut janë të forta, duke e bërë të vështirë dallimin e sinjaleve.

Roli i bozonit Z

Për të izoluar gjurmën e pritur, studiuesit përdorën një grimcë referimi “të pastër”: bozonin Z, bartësin e forcës së dobët bërthamore. Në disa përplasje, një bozon Z dhe një kuark me energji të lartë prodhohen njëkohësisht, duke lëvizur në drejtime të kundërta.

Ndryshe nga kuarket dhe gluonet, bozoni Z nuk bashkëvepron ndjeshëm me plazmën dhe del i padëmtuar, duke i lejuar studiuesit të përcaktojnë me saktësi drejtimin dhe energjinë origjinale të kuarkut.

Ekipi i CMS mati korrelacionet midis bozoneve Z dhe hadroneve – grimca të përbëra të përbëra nga kuarke – që rezultuan nga përplasjet. Duke analizuar numrin e hadroneve në drejtimin “prapa” në lidhje me lëvizjen e kuarkut, ata zbuluan ndryshimin e parashikuar.

Sinjal i vogël por thelbësor

Efekti është delikat, por i matshëm: u regjistrua një reduktim prej më pak se 1% në sasinë e grimcave pas kuarkut. Pavarësisht madhësisë së vogël të efektit, ky vëzhgim është në përputhje me transferimin e energjisë dhe momentit nga kuarku në plazmë, duke krijuar një rajon të “holluar” në gjurmën e tij.

Sipas studiuesve, ky është zbulimi i parë i qartë i kësaj “rënieje” në ngjarjet e shënuara nga një bozon Z. Forma dhe thellësia e ndryshimit japin informacion në lidhje me vetitë e plazmës. Nëse mjedisi rrjedh lehtë, “holluari” zbutet shpejt; nëse është më “viskoz”, gjurma mbetet më e gjatë.

Një vështrim në mikrosekondat e para

Universi i hershëm, menjëherë pas Big Bengut, mendohet se ka qenë në një gjendje plazme kuark-gluoni përpara se të ftohej dhe të formoheshin protonet, neutronet dhe përfundimisht atomet. Kjo epokë nuk mund të vëzhgohet drejtpërdrejt me teleskopë, pasi Universi atëherë ishte i errët.

Përplasjet e joneve të rënda në LHC ofrojnë kështu një “dritare” eksperimentale në atë periudhë. Studiuesit theksojnë se zbulimi i gjurmës është vetëm fillimi dhe se mbledhja e më shumë të dhënave do të lejojë një studim më të saktë të vetive të plazmës në të ardhmen.