Kolizije z kisikom v LHC-ju kažejo na ekstremno stanje snovi.

Veliki hadronski trkalnik (LHC) je odkril nove znake, da bi trki kisika in neona lahko povzročili ekstremno stanje snovi, za katero se verjame, da je obstajalo nekaj trenutkov po velikem tresku. Vsi štirje veliki LHC eksperimenti, ALICE, ATLAS, CMS in LHCb, so poročali o ugotovitvah, ki kažejo na nastanek kvarkove, gluonske plazme (QGP), supervročih, gostote faze snovi, ki se je pojavila v zgodnjem vesolju.

Do nedavnega so znanstveniki verjeli, da lahko le trki z težkimi ioni dosežejo ekstremne tlake in temperature, potrebne za ustvarjanje QGP. Vendar pa nedavne študije izpodbijajo to domnevo in kažejo, da lahko lahka jedra, kot sta kisik in neon, povzročijo tudi to eksotično stanje snovi. Odkritje izhaja iz obsežnih analiz, ki so jih izvedli sodelavci LHC, ki so preučevali podatke iz trkov kisika, kisika in neona, neona v več mesecih.

Ta pojav se pojavi, ko se hitro gibljejoči kvarki in gluoni izgubijo energijo, ko potujejo skozi gosto, vroče sredstvo QGP. ATLAS je opazil neravnovesje med pari delcev, ki se proizvajajo v kisiku, kisiku in neonu, neonskih trčenjih, kar kaže, da se energija izgublja. Ta učinek je postal bolj izražen pri centralnih trčenjih, kjer se tvori večji volumen QGP, kar vodi do večje izgube energije. Predhodne študije nabitih delcev, ki se odbijajo od fotonov, so pokazale podobne odvisnosti, kar je okrepil povezavo med izgubo energije in QGP.

Drugi poskusi so uporabili alternativne pristope za potrditev prisotnosti QGP. CMS sodelovanje je opazilo zatiranje nastajanja nabitih delcev v kisiku, kisiku in neonu, neonskih trčenjih v primerjavi s protoni, protonskimi trčenji. To zatiranje kaže, da se pojavlja izguba energije partonov, kar dodatno podpira idejo, da se QGP tvori v teh lažjih ionskih trčenjih. Medtem je eksperiment LHCb preučeval zatiranje delcev, narejenih iz čarovnih in lahkih kvarkov v kisiku, kisiku in neonu, neonskih trčenjih. Ugotovili so, da se zatiranje poveča z maso trkajočih se jedr, kar je v skladu z pričakovanji na podlagi izgube energije partonov in širitve obsega QGP.

Da bi izključili alternativne razlage za opažene učinke, je ALICE sodelovanje primerjalo proizvodnjo nevtralnih pionov v kisikah, protonih in protonih. Njihova analiza je potrdila, da je izguba energije partona odgovorna za zatiranje, kar je zagotovilo jasen dokaz o nastanku QGP v kisikah, trčenju kisika. Ta metoda je pomagala odpraviti druge možne dejavnike, ki so prispevali k opaženim pojavom, kar je okrepil primer za nastanek QGP v teh lažjih ionskih interakcijah.

To odpira nove poti za raziskave, ki znanstvenikom omogočajo raziskovanje lastnosti QGP z uporabo lažjih jedr in potencialno odkrivanje dodatnih vpogledov v obnašanje snovi v ekstremnih pogojih.