Nový teplotní rekord v laboratoři

Při ní došlo zároveň k dočasnému rozpadu neutronů a protonů na jejich obvykle přímo neviditelné komponenty - kvarky a gluony. Vznikla tak pro nás velmi exotická forma hmoty, takzvané kvark-gluonové plazma či slangově kvark-gluonová polévka, protože zmíněná látka se chová jako kapalina. Podobná "polévka" se ve vesmíru vyskytovala v čase asi několik mikrosekund po Velkém třesku.

Použitým urychlovačem byl tzv. Srážeč relativistických těžkých iontů (Relativistic Heavy Ion Collider, RHIC), který je umístěn na Long Islandu ve státě New York. Jádra zlata v něm byla urychlena na rychlosti, které se jen o 5 promile lišily od maximální rychlosti ve vesmíru - tedy od rychlosti světla. Při srážce se velká část pohybové energie jader přelila do neuspořádané vnitřní tepelné energie této látky. Tím došlo i k roztržení silných jaderných vazeb mezi kvarky uvnitř jaderných částic, které jsou zprostředkovávány právě gluony. Poprvé byla sice tato forma hmoty vytvořena již před 20 lety v CERNu, avšak dosažená teplota byla nižší. Předpokládá se, že nový teplotní rekord bude dosažen na urychlovači LHC, až bude v plném provozu.

Uvnitř podivné, kvark-gluonové polévky se dokonce podle naměřených dat mohly vyskytnout krátce i velmi malé prostorové bubliny, ve kterých došlo k narušení některých obvyklých fyzikálních zákonů. Týkalo by se to některých symetrií v rámci elementárních částic a porušení rovnováhy mezi hmotou a antihmotou. Mohlo se tak ale stát až při této rekordní teplotě, která je zhruba čtvrtmilionkrát vyšší než ta, která panuje v centru Slunce. Zatím však tato měření nebyla a ani nemohla být potvrzena jiným nezávislým experimentem stejného druhu. Nicméně, tento závěr (o porušení symetrie částic) v principu souhlasí s modely teoretiků, kteří předpokládají, že dnešní podoba fyzikálních zákonů vznikla až ochlazením prvotní extrémně žhavé hmoty, vyskytující se v raných stadiích vesmíru. Tehdy panovaly zákony poněkud jiné, než v relativně mnohem chladnějším světě, jak ho známe dnes.

Areál Brookhavenské národní laboratoře s RHIC (kruh v horní částí snímku)|foto: public domain, Brookhaven National Laboratory

Brookhavenský relativistický urychlovač měří podél obvodu svého největšího prstence necelé 4 kilometry. V Brookhavenské národní laboratoři se, kromě záhad jaderného a subjaderného světa, také zkoumají možnosti využití spinu částic v elektronice a dokonce i potenciál nanomateriálu zvaného grafen.