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

الجليد، الماء، البخار — تحولات طورية مألوفة للجميع. لكن ماذا يحدث إذا ضغطت وسخنت نواة الذرة نفسها؟ يعتقد المنظرون أن البروتونات والنيوترونات فيها «تذوب»، محررة لبنات أصغر — كواركات وغلوونات. الناتج خليط ساخن يُسمى بلازما كوارك-غلوون. كانت تملأ الكون في أول ميكروثانية بعد الانفجار العظيم.

في سيرن، على مسرّع SPS، تعمل منشأة NA61/SHINE — وهي في الأساس مجهر ضخم يفحص مثل هذه الانفجارات الصغيرة. تُسرَّع الأيونات الثقيلة (مثل نوى الرصاص) إلى سرعات قريبة من سرعة الضوء وتُصطدم بهدف ثابت. طاقة الاصطدام تخلق للحظة درجة حرارة تصل إلى آلاف المليارات من الدرجات — وهذا يكفي «لإذابة» المادة النووية. تجربة تتنقل عبر طاقة الحزمة (من 13 إلى 158 جيجا إلكترون فولت لكل نوكليون) وأنواع النوى المتصادمة — من بروتونات منفردة إلى رصاص ثقيل، كما لو كانت تضبط النار تحت القدر وحجم القدر نفسه.

الدليل الرئيسي على ولادة البلازما هو سلوك الكواركات «الغريبة». في المادة العادية لا توجد تقريبًا، لكن في البلازما تظهر بكثرة. يراقب العلماء نسبة عدد الجسيمات الغريبة إلى عدد البيونات (أخف الجسيمات التي تولد بكثرة). وفقًا للنموذج الإحصائي للمرحلة المبكرة، على الرسم البياني لهذه النسبة مقابل طاقة التصادم يجب أن يظهر «بوق» — ارتفاع حاد ثم انخفاض. هذا يذكرنا بلحظة الغليان: درجة حرارة الماء تتوقف عن الارتفاع رغم استمرار التسخين، لأن الطاقة تذهب لكسر الروابط وليس للتسخين.

البيانات الحديثة من NA61/SHINE تُظهر بالفعل مثل هذا البوق في منطقة 30 جيجا إلكترون فولت، وشكل القمة يعتمد على حجم النوى المتصادمة. النتائج تُقارن ببيانات تجارب أخرى حول العالم، والصورة متقاربة: الانتقال من المادة النووية العادية إلى بلازما كوارك-غلوون لا يحدث فجأة، بل عبر منطقة ضبابية — مثل ذوبان الزبدة، وليس الجليد. هذا الاستكشاف المنهجي «ثنائي الأبعاد» — بالطاقة وحجم النظام — يساعد في رسم خريطة كاملة لحالات المادة النووية، من النوى الباردة إلى البلازما الملتهبة.

الجليد، الماء، البخار… وبلازما كوارك-غلوون. يضيف الفيزيائيون إلى هذه السلسلة حالة أخرى من المادة يمكن إنشاؤها فقط بتسخين قطرة صغيرة من الكون للحظة إلى درجات حرارة لا يمكن تصورها.