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Il Large Hadron Collider del CERN ha dato vita al più piccolo “Big Bang” di sempre. Per riuscirci ha provocato la collisione tra nuclei di neon e ossigeno a velocità molto vicine a quelle della luce. Un esperimento estremamente affascinante che ha una missione ben precisa: studiare l’origine dell’Universo. Il test è stato condotto dai fisici del Niels Bohr Institute dell’Università di Copenaghen, in collaborazione con gli scienziati del progetto internazionale ALICE. Una collaborazione che si è tradotta nella produzione di un plasma di quark e gluoni, materia ultra-calda che stando alle ipotesi più accreditate riempiva il cosmo poco dopo il Big Bang.
Origine dell’Universo, un interrogativo di lunga data
Ormai da tempo la scienza si interroga su come sia avvenuta la conversione dal plasma di quark e gluoni a tutto ciò che ci circonda. Tutto ciò, infatti, esiste soltanto per una frazione infinitesimale di secondo. Un arco temporale talmente limitato da rendere praticamente impossibile l’osservazione diretta.
Mentre è possibile studiare ciò che succede una volta il plasma provvede a espandersi, convertendosi in altre particelle. A spiegarlo è Emil Gorm Dahlbæk Nielsen, ricercatore post-dottorato presso l’Istituto Niels Bohr: “È un po’ come illuminare un oggetto e vederne l’ombra. Non vediamo direttamente l’oggetto, ma la sua ombra ne rivela la forma. Allo stesso modo, il movimento delle particelle rivela la forma geometrica dei nuclei atomici presenti all’inizio della collisione”.
I risultati del più piccolo “Big Bang” di sempre
La collisione dei nuclei atomici a velocità prossime a quelle della luce, si traduce in una breve liberazione dei quark e dei gluoni dal loro confinamento abituale. In tal modo si ricreano le condizioni esistenti a pochi microsecondi dal Big Bang.
Quello attuato al CERN, caratterizzato dalla collisione tra neon-20 e ossigeno-16, è stato il Big Bang più piccolo di sempre. Un evento teso all’approfondimento delle caratteristiche e dell’evoluzione dello stato estremo della materia tale da simulare le condizioni tipiche dei primi istanti dell’Universo. Un esperimento i cui dettagli sono stati resi noti da un articolo pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.
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Il test ha visto le particelle emergere subito dopo l’esistenza del plasma di quark e gluoni e muoversi dando luogo a uno schema in grado di preservare le informazioni sulla forma originale dei nuclei. Il risultato è stato così spiegato dai ricercatori: “Le collisioni tra due nuclei di ossigeno generano uno schema relativamente arrotondato, mentre quelle che coinvolgono il neon creano uno schema distintivo a forma di birillo”.
Cosa significa tutto ciò? Che il comportamento delle particelle emerse dalla materia allo stato estremo è influenzato in maniera diretta dalla forma geometrica dei nuclei atomici collidenti. Informazione che potrebbe aiutare a comprendere forma e struttura dei nuclei atomici. Sino a offrire nuovi metodi d’indagine sulla forza forte, cui si ascrive la coesione dei quark all’interno di protoni e neutroni.