Vârtejurile ar fi putut stârni supa bebelușului universului

Vârtejurile și vârtejurile complexe pot apărea în faza de materie care a existat la doar câteva momente după Big Bang. Simulările pe computer arată că această substanță, numită plasmă cuarc-gluon, poate conține „cel mai fierbinte inel de fum din natură”, spune Xin-Nian Wang de la Laboratorul Național Lawrence Berkeley, coautor al unei lucrări publicate în 4 noiembrie. Scrisori de revizuire fizică.

Wang și colegii săi au simulat coliziuni precum cele de la Relativistic Heavy Ion Collider de la Brookhaven National Laboratory din Upton, NY, unde ionii de aur sunt loviți împreună cu viteza luminii. Astfel de zdrobiri produc un fluid extrem de fierbinte, dens, în care particulele numite quarci și gluoni – constituenții protonilor și neutronilor – se deplasează liber. Această plasmă de quarc-gluoni atinge temperaturi de trilioane de grade Celsius, de sute de mii de ori mai fierbinte decât miezul soarelui (SN: 13/03/10, p.8).

Studierea spiralelor care apar în această plasmă de quarc-gluoni „este o direcție cu adevărat nouă”, spune fizicianul Michael Lisa de la Universitatea de Stat din Ohio. Când oamenii de știință au început să investigheze plasma, au crezut că se va comporta ca o simplă minge de foc, extinzându-se rapid spre exterior. Dar realitatea a fost mai complicată.

În urma ciocnirilor simulate, plasma de quarc-gluoni s-a agitat ca un inel de fum, cu regiuni care se învârteau, în formă de gogoașă. În fluid au apărut și perechi de vârtejuri. Un efect similar poate fi observat dacă trageți mâna printr-o piscină, spune Wang. Vortexurile sunt produse de ambele părți, care se rotesc în direcții opuse. „Acesta este exact ceea ce descoperim că se întâmplă aici în simularea noastră”, spune Wang.

Povestea continuă după grafică

Aspectul acestor structuri este „atât surprinzător, cât și deloc surprinzător”, spune cosmologul Kevork Abazajian de la Universitatea din California, Irvine. „Nu știm la ce să ne așteptăm de fapt.” Rezultatul poate avea implicații pentru plasma quarc-gluon din universul timpuriu, spune el, dar există diferențe notabile între plasma quarc-gluon din cosmosul infantil și cea produsă în ciocnirile ionice. Se crede că universul timpuriu a fost foarte uniform, în timp ce plasma de quarc-gluoni produsă în ciocniri poate fi neregulată. Dar, spune Abazajian, dacă s-au format vârtejuri ca acestea în universul timpuriu, „ceva nou sau ceva foarte diferit s-ar putea întâmpla de fapt”, cum ar fi formarea găurilor negre la începutul istoriei universului.

Pentru a observa turbulențele într-o plasmă de cuarc-gluon real, oamenii de știință ar putea studia particulele produse în ciocnirile ionice. Aceste particule au o proprietate cuantică numită spin, un tip intrinsec de moment unghiular, care tinde să urmărească vorticitatea fluidului. Oamenii de știință pot detecta influența acestui spin observând dezintegrarea anumitor particule și măsurând unghiurile la care sunt emiși produsele lor de descompunere. Studiind corelația dintre perechile de astfel de particule, oamenii de știință ar putea determina vorticitatea fluidului.

Deși vârtejele nu au fost încă văzute în experimente, căutările pentru ele sunt acum în curs. „Experimentele lucrează din greu la asta, așa că sperăm să avem vești în curând”, spune Lisa.