Esimest korda on eksperimentaalselt kinnitatud vaakumis ilmnevaid lühikese elueaga gluoonpööriseid. Parimal juhul on nende abil võimalik seletada, kust harilik aine suurema osa oma massist saab.
Tavaliste tuumade massi moodustavad prootonid ning neutronid, iga tuumaosake koosneb omakorda kolmest kvargist. Kvarkide enda mass moodustab nukleonide massist vaid tühised 1%, ülejäänud massiosa annab aga tugev jõud, mille vahendajateks on gluoonid ning mis hoiavad tuumaosakesi koos. Kvantkromodünaamika abil on seni suudetud väga edukalt neid massisuhteid arvutada, ent siiski ei ole selge, kuidas see nähtus reaalsuses toimub.
Ühe võimaluse kohaselt võivad gluoonite poolt tekitatavad väljad väänduda, luues vaakumis pööriselisi struktuure. Kui kvargid selliseid silmuseid läbivad, omandavad kvargid suurema energia, muutes neid seega raskemaks. Nüüd on Relativistlike Raskete Ioonide Põrguti (RHIC) abil Brookhaveni rahvuslikus laboratooriumis (BNL) selliseid pööriseid ka eksperimentaalselt nähtud BNL-i poolt tekitatavates tulekerades. Brookhaveni kiirendi jäljendab tingimusi, mis valitsesid siis, kui universum oli vaid mõne mikrosekundi vanune, põrgatades kõrgetel energiatel omavahel raskeid vase -või kullaioone. Protsessi käigus luuakse „tulekera,“ mille keskmes küündivad temperatuurid 4 triljoni kelvinini. Selline temperatuur on piisav, et luua kvark-gluoon plasma, kokkupõrkel tekkivaid osakesi uuritakse detektoriga STAR.
Kui aga kaks iooni põrkavad kokku nii, et nende massikeskmed ei ole täielikult kohakuti, hakkab „tulekera“ pöörlema, tekitades enda ümber tugeva magnetvälja. „Eeldades, et gluoonite poolt tekitavad pöörised eksisteerivad, peaks tekkiv magnetväli põhjustama plasma sees erinevalt laetud osakeste eraldumise,“ ütles Dmitri Kharzeev, BNL-s töötav teoreetik, kes sellise nähtuse ilmnemist ette ennustas. „See oli täpselt see, mida ka STAR-i uurimisrühm nägi – positiivselt laetud kvargid hakkasid liikuma ühes suunas ning negatiivselt laetud kvargid teises,“ kinnitas Nu Xu, STAR-i töörühma eestkõneleja. Nimetatud leide esitleti ka 15.veebruaril Ameerika Füüsika Seltsile. „See on otsene eksperimentaalne tõend ühest kvantkromodünaamika poolt ennustatavast nähtusest, mida laborites seni veel nähtud ei olnud,“ ütles Krisha Rajagopal Massachusettsi Tehnoloogia instituudist: „see kinnitab meie arusaamist, et gluoonite poolt loodud väljades esinevad pöörised.“
Vaakumis leiduvaid pööriseid on kõige paremini näha kvark-gluoon plasmas, mille loomine nõuab kõrgete energiatega kokkupõrkeid. Antud fenomeni saab kinnitada uurides laetud osakeste eraldumise ulatust madalamatel energiatel. Aasta teisel poolel loodavad RHIC uurijad hakata ioone põrgatama järjest madalamatel ja madalamatel energiatel. Nad arvavad, et kvarkide eraldumine madalamatel energiatel enam ei toimu, kui kvark-gluoon plasmat enam ei teki.
Siiski ei ole selge, miks gluoonite poolt loodud pöörised – instantonid – siiski piisavalt sagedasti tekivad, et enamikele nukleonidele mass anda. Vastust selle küsimusele loodetakse leida mõõtes laetud kvarkide eraldumise astet RHIC-s tuleviku kokkupõrgetes. „Need võivad aidata teada saada, kui sagedasti tänapäevases universumis instantone ikkagi tekib,“ ütles Kharzeev.
Allikas:
The New Scientist
“Atom Smasher shows vacuum of space in a twist”
Lisaks: