Potraga sužava tajanstveni oblik materije predviđen iz Einsteinove teorije posebne relativnosti. Nakon više od desetljeća gledanja, znanstvenici na najvećem svjetskom sudaru čestica vjeruju da su na pragu da to pronađu.
Ali istraživači ne pretražuju u napuhanim crijevima čestica razbijenih gotovo brzinom svjetlosti.
Umjesto toga, fizičari na velikom hadronskom sudaraču (LHC), prstenu dužine 17 kilometara (27 kilometara) ukopanom pod zemljom blizu granice između Francuske i Švicarske, traže nestalu materiju, zvanu stakleni kondenzat u boji, proučavanjem onoga što se događa kada čestice Ne sudarajte se, već umjesto toga zumirajte jedni druge u skoro promašaj.
U Standardnom modelu fizike, teoriji koja opisuje zoološki vrt subatomskih čestica, 98% vidljive materije u svemiru drži se zajedno s temeljnim česticama koje se nazivaju gluoni. Te primjereno imenovane čestice odgovorne su za silu koja se slijepljeno razlaže u tvorbu protona i neutrona. Kad se protoni ubrzaju do brzine svjetlosti, pojavljuje se neobična pojava: Koncentracija gluona u njima raste.
"U tim se slučajevima gluoni dijele na parove gluona s nižom energijom, a takvi se gluoni dijele naknadno, i tako dalje," rekao je Daniel Tapia Takaki, izvanredni profesor fizike i astronomije na Sveučilištu u Kansasu. "U nekom trenutku, cijepanje gluona unutar protona doseže granicu pri kojoj umnožavanje gluona prestaje da se povećava. Takvo je stanje poznato pod nazivom stakleni kondenzat, hipotezirana faza materije za koju se misli da postoji u vrlo visokom energetskih protona i. kao i u teškim jezgrama. "
Prema Brookhaven Nacionalnom laboratoriju, kondenzat bi mogao objasniti mnoge neriješene tajne fizike, kao što su kako se čestice formiraju u visokoenergetskim sudarima ili kako se materija distribuira unutar čestica. Međutim, potvrda njegovog postojanja naučnici su izbjegavali desetljećima. No 2000. godine fizičari su u Brookhavenovom relativističkom teškom ionskom sudaraču pronašli prve znakove da kondenzat staklenog obojenja može postojati.
Kad je laboratorij razbio atome zlata koji su im oduzeli elektrone, pronašli su neobičan signal u česticama koje su istjecale iz sudara, nagovještavajući da su se protoni atoma nagurali gluonima i počeli oblikovati stakleni kondenzat u boji. Daljnji eksperimenti sa sudaranjem teških iona na LHC-u imali su slične rezultate. Međutim, sudaranje protona zajedno relativističkim brzinama može dati samo brzo svjetlo unutarnjih protona prije nego što subatomske čestice nasilno eksplodiraju. Sondiranje unutrašnjosti protona uzima nježniji pristup.
Kad se nabijene čestice, poput protona, ubrzavaju do velike brzine, oni stvaraju snažna elektromagnetska polja i oslobađaju energiju u obliku fotona ili čestica svjetlosti. (Zahvaljujući dvostrukoj prirodi svjetlosti, to je ujedno i val.) Nekada su ta curenja energije bila odbačena kao neželjena nuspojava akceleratora čestica, ali fizičari su naučili nove načine korištenja ovih visokoenergetskih fotona u svoju korist.
Ako se protoni zabiju jedno u drugo u akceleratoru, oluja fotona koje ispuštaju može uzrokovati sudare protona na fotonu. Ovi takozvani ultra-periferni sudari ključ su za razumijevanje unutarnjeg djelovanja visokoenergetskih protona.
"Kad visokoenergetski svjetlosni val udari u proton, on stvara čestice - sve vrste čestica - bez probijanja protona", stoji u izjavi Tapia Takakija. "Te čestice bilježe naš detektor i omogućuju nam da rekonstruiramo neviđeno kvalitetnu sliku onoga što se nalazi unutra."
Tapia Takaki i međunarodna suradnja znanstvenika sada koriste ovu metodu za pronalaženje neuhvatljivog kondenzata u staklu u boji. Istraživači su rane rezultate svoje studije objavili u kolovozu The European Physical Journal C. Po prvi put tim je mogao neizravno izmjeriti gustoću gluona na četiri različite energetske razine. Na najvišoj su razini pronašli dokaze da se kondenzat u staklu u boji tek počinje stvarati.
Rezultati eksperimenta "... su vrlo uzbudljivi, daju nove informacije o gluonskoj dinamici u protonu, ali postoje mnoga teorijska pitanja na koja nije odgovoreno", Victor Goncalves, profesor fizike na Federalnom univerzitetu u Pelotasu u Brazilu i koautor studije, navedeno je u izjavi.
Za sada, postojanje kondenzata u staklu u boji ostaje neizreciva misterija.
