In letzter Zeit werden in der Physik-Welt einige seltsame Ergebnisse bekannt gegeben. Eine Flüssigkeit mit a negative effektive Masse , und die Entdeckung von fünf neue Partikel , fordern unser Verständnis des Universums heraus.

Neue Ergebnisse von ALICE (A Large Ion Collider Experiment) tragen zur Seltsamkeit bei.

ALICE ist ein Detektor auf dem Large Hadron Collider (LHC). Es ist einer von sieben Detektoren, und die Rolle von ALICE besteht darin, 'die Physik stark wechselwirkender Materie bei extremen Energiedichten zu studieren, in der sich eine Phase der Materie namens Quark-Gluon-Plasma bildet', so die CERN-Website. Quark-Gluon-Plasma ist ein Aggregatzustand, der nur wenige Millionstel Sekunden nach dem Urknall existierte.

In dem, was wir normale Materie nennen könnten – das sind die vertrauten Atome, die wir alle in der High School lernen – bestehen Protonen und Neutronen aus Quarks . Diese Quarks werden von anderen Teilchen namens . zusammengehalten Gluonen . („Klebe-Ons“, verstanden?) In einem Zustand, der als Einschluss bekannt ist, sind diese Quarks und Gluonen dauerhaft miteinander verbunden. Tatsächlich wurden Quarks noch nie isoliert beobachtet.

Eine Schnittansicht des ALICE-Detektors am LHC des CERN. Bild: Von Pcharito – Eigene Arbeit, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=31365856

Der LHC wird verwendet, um Teilchen mit extrem hoher Geschwindigkeit zusammenzustoßen, wodurch Temperaturen entstehen, die 100.000-mal heißer sein können als das Zentrum unserer Sonne. In neue Ergebnisse gerade vom CERN freigesetzt, kollidierten Bleiionen, und die resultierenden extremen Bedingungen kommen in den wenigen Millionstelsekunden nach dem Urknall dem Zustand des Universums nahe.

Bei diesen extremen Temperaturen wurde der Zustand der Einschließung aufgehoben und die Quarks und Gluonen wurden freigesetzt und bildeten Quark-Gluonen-Plasma.

Bisher ist das ziemlich gut verstanden. Aber in diesen neuen Ergebnissen geschah noch etwas. Es gab eine erhöhte Produktion von sogenannten 'seltsamen Hadronen'. Seltsame Hadronen selbst sind bekannte Teilchen. Sie haben Namen wie Kaon, Lambda, Xi und Omega. Sie werden seltsame Hadronen genannt, weil sie alle eines haben.“ seltsames Quark . '

Wenn all dies ein wenig trübe erscheint, hier ist die Sache: Seltsame Hadronen können wohlbekannte Teilchen sein, weil sie bei Kollisionen zwischen schweren Kernen beobachtet wurden. Bei Kollisionen zwischen Protonen wurden sie jedoch nicht beobachtet.

„Die Möglichkeit, Quark-Gluon-Plasma-ähnliche Phänomene in einem kleineren und einfacheren System zu isolieren … eröffnet eine völlig neue Dimension für das Studium der Eigenschaften des fundamentalen Zustands, aus dem unser Universum hervorgegangen ist.“ – Federico Antinori, Sprecher der ALICE-Kollaboration.

„Wir freuen uns sehr über diese Entdeckung“, sagte Federico Antinori, Sprecher der ALICE-Kollaboration. „Wir lernen wieder viel über diesen Urzustand der Materie. Die Quark-Gluon-Plasma-ähnlichen Phänomene in einem kleineren und einfacheren System, wie der Kollision zweier Protonen, isolieren zu können, eröffnet eine völlig neue Dimension für die Erforschung der Eigenschaften des fundamentalen Zustands, aus dem unser Universum hervorgegangen ist. ”

Erhöhte Seltsamkeit?

Die Erzeugung von Quark-Gluon-Plasma am CERN bietet Physikern die Möglichkeit, die starke Interaktion . Die starke Wechselwirkung wird auch als starke Kraft bezeichnet, eine der vier fundamentalen Kräfte im Universum und diejenige, die Quarks in Protonen und Neutronen bindet. Es ist auch eine Gelegenheit, etwas anderes zu studieren: die erhöhte Produktion von seltsamen Hadronen.

In einer köstlichen Wendung nennt CERN dieses Phänomen „verstärkte Fremdheitsproduktion“. (Jemand am CERN hat ein Gespür für Sprache.)

Eine verstärkte Strangeness-Produktion aus Quark-Gluon-Plasma wurde in den 1980er Jahren vorhergesagt und in den 1990er Jahren am CERN beobachtet Super Proton Synchrotron . Das ALICE-Experiment am LHC bietet Physikern die bisher beste Gelegenheit, zu untersuchen, wie Proton-Proton-Kollisionen die Seltsamkeitsproduktion auf dieselbe Weise erhöhen können wie Schwerionenkollisionen.

In der Pressemitteilung zu diesen Ergebnissen heißt es: „Eine genauere Untersuchung dieser Prozesse wird der Schlüssel sein, um die mikroskopischen Mechanismen des Quark-Gluon-Plasmas und das kollektive Verhalten von Partikeln in kleinen Systemen besser zu verstehen.“

Ich hätte es selbst nicht besser sagen können.