📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

الماء في الغلاية يُسخَّن حتى مئة درجة — فيتوقف عن كونه ماءً ويتحول إلى بخار. شيء مشابه يحدث لنوى الذرات عندما تُصطدم بسرعات هائلة في مصادم الهادرونات الكبير. عند درجة حرارة عالية بما يكفي، تفقد البروتونات والنيوترونات التي تتكون منها النوى شكلها وتتفكك إلى كواركات وغلوونات حرة — وهي جسيمات تُحتجز عادة داخل البروتونات. هذه الحالة تُسمى بلازما كوارك-غلوونية، ويُعتقد أن الكون بأسره كان فيها في اللحظات الأولى بعد الانفجار العظيم.

في العمل الجديد، حلل الفيزيائيون بيانات اصطدامات البروتونات والنوى الثقيلة — الرصاص والزينون — عند طاقات مختلفة. قاموا بقياس كمية الطاقة الموجودة في وحدة الحجم، ودرجة حرارة "الحساء" الناتج من الجسيمات. ثم حسبوا نسبة الطاقة إلى القوة الرابعة لدرجة الحرارة. بالنسبة لغاز عادي من الجسيمات، تكون هذه النسبة ثابتة، لكنها هنا تتصرف بشكل مختلف. عند درجة حرارة حوالي 210 ملايين إلكترون فولت (أي حوالي 2.4 تريليون درجة مئوية)، تبدأ النسبة في الارتفاع بشكل حاد. وعند 230 مليون إلكترون فولت، تصل إلى القيمة المتوقعة لغاز مثالي من الكواركات والغلوونات — وكأن الجسيمات توقفت عن ملاحظة بعضها البعض وأصبحت حرة.

هذا الارتفاع الحاد هو إشارة إلى انتقال طوري. المادة التي كانت عند درجات حرارة أقل تتصرف مثل سائل كثيف يتفاعل بشدة مع نفسه، فجأة تصبح مشابهة لغاز شبه مثالي. هذا يشبه كيف يتحول الجليد عند تسخينه إلى ماء ثم إلى بخار — لكن هنا يحدث الانتقال في أجزاء صغيرة جدًا من الثانية وعلى مقاييس أصغر من النواة الذرية. لأول مرة، رأى العلماء هذا الانتقال بوضوح في بيانات المصادم، من خلال مقارنة أنواع مختلفة من الاصطدامات.

فهم كيفية تحرر الكواركات والغلوونات يساعد في إعادة بناء تاريخ الكون المبكر. بعد بضع ميكروثانية من الانفجار العظيم، بردت بلازما الكوارك-غلوونية و"تجمدت" إلى بروتونات ونيوترونات — وهي اللبنات التي تتكون منها اليوم النجوم والكواكب ونحن أنفسنا. تجارب المصادم تسمح لنا بالنظر إلى هذه اللحظة الأولى والأكثر حرارة في وجود المادة.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2601.05139

In the present work we have analyzed the transverse momentum spectra of charged particles in high multiplicity $$pp$$ collisions at LHC energies $$\sqrt s $$ = 5.02 and 13 TeV using the Color String Percolation Model (CSPM). For heavy ions $$Pb-Pb$$ at $$\sqrt {s_{NN}} $$ = 2.76 and 5.02 TeV along with $$Xe-Xe$$ at $$\sqrt {s_{NN}} $$= 5.44 TeV have been analyzed. The initial temperature is extracted both in low and high multiplicity events in $${\it pp}$$ collisions. For $$A-A$$ collisions the temperature is obtained as a function of centrality. From the measured energy density $$ \varepsilon$$ and the temperature T the dimensionless quantity $$ \varepsilon/T^{4}$$ is obtained. Our results for Pb-Pb and Xe-Xe collisions show a sharp increase in $$\varepsilon/T^{4}$$ above T $$\sim$$ 210 MeV and reaching the ideal gas of quarks and gluons value of $$ \varepsilon/T^{4} \sim$$ 16 at temperature $$\sim $$ 230 MeV. At this temperature there is a transition from the fluid behavior of QCD matter strongly interacting to a quasi free gas of quarks and gluons.