Cercetătorii colaborării ALICE de la CERN au produs plasmă cuarc-gluon – materia primordială care a umplut Universul imediat după Big Bang – ciocnind nuclee de oxigen și neon, mult mai mici decât nucleele grele folosite până acum în astfel de experimente.

La CERN, nucleele atomice pot fi accelerate până aproape de viteza luminii și ciocnite unele de altele. Aceste ciocniri pot produce picături minuscule de plasmă cuarc-gluon, starea extraordinară de materie despre care se crede că a umplut Universul în prima milionime de secundă a existenței sale. Multă vreme, fizicienii au presupus că producerea acestei plasme necesită ciocniri între nuclee foarte grele, precum cele de plumb. Echipa condusă de You Zhou, cercetător la Institutul Niels Bohr al Universității din Copenhaga, a reușit acum să obțină aceeași materie primordială ciocnind nuclee mult mai mici, de oxigen-16 și neon-20.

Trei miliarde de ciocniri, analizate pentru a găsi urmele plasmei primordiale

Datele au fost înregistrate de detectorul ALICE la Marele Accelerator de Hadroni în iulie 2025: aproximativ trei miliarde de ciocniri oxigen-oxigen și 400 de milioane de ciocniri neon-neon au trecut criteriile de selecție ale experimentului. Când nucleele se ciocnesc, componentele lor se transformă pentru o fracțiune infimă de secundă într-o picătură de plasmă cuarc-gluon, care apoi se extinde. Cercetătorii nu pot observa direct plasma, dar pot măsura particulele în care aceasta se transformă imediat după.

„Am împins granița privind cât de mici pot fi nucleele atomice și totuși să recreăm această materie primordială – ceea ce am putea numi un Big Bang în miniatură. Acum știm mai multe despre condițiile fundamentale necesare pentru ca materia să treacă în această stare extremă”, a explicat You Zhou.

Tiparul de mișcare al particulelor dezvăluie forma nucleului

Rezultatul neașteptat al studiului ține de geometrie: tiparul de mișcare al particulelor rezultate din ciocnire dezvăluie forma nucleului care le-a produs. Ciocnirile dintre două nuclee de oxigen au dat un tipar mai rotunjit, în timp ce ciocnirile care au implicat neon au produs un tipar alungit, în formă de popică de bowling – semn al unei deformări intrinseci a nucleului de neon.

Interpretarea rămâne totuși dependentă de modelele actuale ale structurii nucleare: atât oxigenul-16, cât și neonul-20 au stări fundamentale simetrice din punct de vedere rotațional în laborator, ceea ce face ca legătura dintre tiparul de mișcare măsurat și deformarea reală a nucleului să nu fie una directă, ci mediată de model. Cercetătorii nu știu încă precis care este cel mai mic nucleu capabil să producă plasmă cuarc-gluon, iar următorul pas al echipei e testarea unor nuclee și mai ușoare, precum heliul-4.

„Ceea ce e fascinant e că putem folosi același experiment atât pentru a afla despre structura nucleelor atomice, cât și pentru a înțelege mai bine ce s-a întâmplat la nașterea Universului”, a adăugat Zhou. „Aceste două lucruri se dovedesc a fi mult mai strâns legate decât ar părea la prima vedere.”

Experimentul arată că plasma cuarc-gluon nu are nevoie de nuclee uriașe pentru a apărea – iar felul în care se comportă particulele rezultate din ciocnire poate servi, în același timp, ca instrument pentru a cerceta atât forma nucleelor atomice, cât și primele clipe ale Universului.

---

Sursă: You Zhou și colaborarea ALICE — Universitatea din Copenhaga, Institutul Niels Bohr, publicat în Physical Review Letters, 2026, DOI: 10.1103/gymp-vp87