ظلال في بلازما الكوارك-غلوون سريع
في أعماق مصادم الهادرونات الكبير، تصطدم نوى الرصاص بقوة هائلة لدرجة أنها تولد للحظة مادة أسخن من الشمس. هذه هي بلازما الكوارك-غلوون (Quark-Gluon Plasma) — حساء من أصغر لبنات المادة، والتي لم توجد إلا في أول ميكروثانية بعد الانفجار العظيم. الفيزيائيون في تجربة ALICE جعلوا هذه البلازما تكشف عن نفسها: فقد تتبعوا جسيمات رسولية تخرج من كرة النار.
الرسول الرئيسي كان البيون المحايد (Neutral Pion) — جسيم خفيف يتحلل فورًا إلى فوتونين. تُلتقط هذه الفوتونات بواسطة مسعر خاص (Calorimeter)، مثل شبكة لالتقاط الضوء. بجانب البيون، بحث الفيزيائيون عن جسيمات مشحونة أخرى خرجت في نفس الاتجاه أو في الاتجاه المعاكس. وتبين أنه إذا طار البيون على طول مستوى الاصطدام، فإن رفاقه مرئيون بوضوح. أما إذا طار عبر المستوى، فإن عددهم بالقرب منه أقل بشكل ملحوظ. البلازما، مثل هلام كثيف، تبطئ الجسيمات التي تطير عبر سماكتها بقوة أكبر.
لكن الأكثر إثارة للاهتمام كان في ما بعد. عندما كانت طاقة رفاق البيون عالية — أكثر من 3 جيجا إلكترون فولت — اختفى الفرق بين الاتجاهين. هذا يعني أن أسرع الجسيمات تخترق البلازما دون خسائر تقريبًا، مثل رصاصة تخترق الضباب. قارن المنظرون البيانات بنموذج JEWEL، الذي يصف فقدان الطاقة في وسط يتمدد. توقع النموذج ألا يكون هناك فرق بين الاتجاهين إطلاقًا. لكن التجربة رأت هذا الفرق. إذن، هناك آلية إخماد إضافية في البلازما لا نعرفها بعد.
هكذا، البلازما التي وُلدت للحظة في المسرع، تحكي عن كيفية تبريد المادة بعد الانفجار العظيم. كل بيون تم التقاطه هو خطوة نحو فهم لماذا يتكون عالمنا من مادة عادية، وليس من حساء كواركي.
يتحلل البيون المحايد إلى فوتونين بسرعة كبيرة لدرجة أنه يقطع أقل من ملليمتر قبل أن يختفي. الكاشف لا يلتقط الجسيم نفسه، بل أثره المتوهج.
في رواية غريغ إيغان «سلم شيلد» (Schild's Ladder)، يصنع الفيزيائيون مادة غريبة لدراسة نشأة الكون — وهو ما يشبه إلى حد ما محاولات إعادة خلق بلازما الكوارك-غلوون في المصادم.