A legnagyobb hőség a Nagy Bumm óta

Az Amerikai Energiahivatal brookhaveni nemzeti laboratóriumának részecskegyorsítójában aranyionokat ütköztettek, amelynek segítségével ultramagas hőmérsékletű, négybillió Celsius-fokos robbanásokat idéztek elő. A jelenség természetesen mindössze néhány milliszekundumig tartott. Ez azonban elegendő volt ahhoz, hogy évekre elegendő kutatási anyaggal szolgáljon a fizikusok számára, és segítséget nyújtson a világegyetem keletkezésének jobb megértéséhez.

"Ez a hőmérséklet már megolvasztja a protonokat és neutronokat" - mondta az Amerikai Fizikai Társaság ülésén tartott sajtótájékoztatóján Steven Vigdor, a laboratórium kutatója. Ezen részecskékből áll az atom, de maguk is több elemből - kvarkokból és gluonokból - tevődnek össze.

A folyamat közben a fizikusok az aprócska szabálytalanságokra "vadásztak", amelyek magyarázatot szolgáltathatnak arra, hogy az ősrobbanás idején miért állt össze az őslevesből az anyag. Másik - praktikus - hozadéka lehet a kísérletnek, hogy a spintronika (az elemi részecskék spinjének - kissé félrevezető magyar neve perdület - és mágneses töltésének felhasználását célzó új tudományág) fejlesztésével képesek lehetünk kisebb, gyorsabb és nagyobb kapacitású digitális eszközök gyártására.

A jelen kísérlet során a fizikusok a relativisztikus nehézion-ütköztetőt (Relativistic Heavy Ion Collider - RHIC) használták, a New York államban található, 3,8 km-es, négy méterrel a föld alá telepített részecskegyorsítót, amelyben az aranyionokat több milliárdszor ütköztették. "Az RHIC-t arra tervezték, hogy képes legyen a világegyetem keletkezése idején uralkodó hőmérsékleten anyagot előállítani" - mondta Vigdor, aki szerint a négybillió Celsius-fok meglehetősen közel lehet ehhez.

Összehasonlításképpen: ez a hőmérséklet nagyjából kétszerese a proton és neutron szétválásához szükségesnek és egyhuszada a kettes típusú szupernova maghőmérsékletének. Mindezekhez képest például a Nap középpontjában "mindössze" 15 millió fok van, a vas pedig már 1800 fokon megolvad.

Vigdor és csoportja azt a pillanatot akarja reprodukálni, amely a "gluon-kvark-leves" hadronokká - a jelenlegi univerzumot alkotó anyag építőkövei - alakulását közvetlenül megelőzte. Ugyanis a Nagy Bummot követő néhány milliszekundum során valami történt, ami az anyag kialakulásának kedvező egyensúlyhiányt okozott. Ha ez nem lett volna, az anyag és az antianyag egyesülésével egyszerűen csak tiszta energia szabadult volna fel.

Ebben az évben a kutatók a genfi Nagy Hadronütköztetőben (LHC) szeretnének ólomionokat ütköztetni, hogy még ennél is magasabb hőmérsékletet idézzenek elő, így szimulálva az ősrobbanást követő pillanatokat.

A PHENIX kísérletben, ahol mindez zajlik, több magyar is részt vesz, ráadásul hivatalos keretek között: az ELTE, a KFKI RMKI és a Debreceni Egyetem hivatalos tagszervezete a kísérletnek. Bővebben lásd a magyar együttműködés honlapját.