A kutatás szűkíti az anyag titokzatos formáját, amelyet Einstein speciális relativitáselméletéből megjósoltak. Több mint egy évtizedes kutatás után a világ legnagyobb részecske-ütközőjének tudósai úgy gondolják, hogy megtalálják a küszöböt.
A kutatók azonban nem a szinte kis fénysebességgel összetört részecskék felrobbantott belső részében keresnek.
Ehelyett a Franciaország és Svájc közötti határ közelében egy 17 mérföld (27 kilométer) gyűrűben lévő nagy hadroncsatorna (LHC) fizikusai a színes üveg kondenzátumnak nevezett hiányzó anyagot keresik annak tanulmányozásával, hogy mi történik, amikor a részecskék ne ütközzen egymással, hanem inkább nagyítson egymás mellett a kis hiányosságok során.
A fizika standard modelljében az elmélet, amely a szubatomi részecskék állatkertjét írja le, az univerzumban a látható anyag 98% -át a gluonoknak nevezett alapvető részecskék tartják össze. Ezek a helyesen megnevezett részecskék felelősek az erőért, amely összeillesztheti a kvarcokat protonok és neutronok kialakulásához. Amikor a protonokat a fénysebesség eléréséig felgyorsítják, furcsa jelenség fordul elő: a benne lévő gluonok koncentrációja gyorsan felrobban.
"Ezekben az esetekben a gluonok alacsonyabb energiájú gluonokokra osztódnak, és az ilyen gluonok később felosztódnak és így tovább" - nyilatkozta Daniel Tapia Takaki, a Kansasi Egyetem fizika és csillagászat docens. "Egy ponton a protonon belüli gluonok megosztása eléri azt a határértéket, amelyen a gluonok szaporodása növekszik. Egy ilyen állapotot színes üveg kondenzátumnak, az anyag feltételezett fázisának nevezik, amelyről azt gondolják, hogy nagyon magas - energia protonok és a nehéz magokban ".
A Brookhaven Nemzeti Laboratórium szerint a kondenzátum megmagyarázhatja a fizika sok megoldatlan rejtélyét, például azt, hogy a részecskék hogyan képződnek nagy energiájú ütközések során, vagy hogy az anyag eloszlik a részecskékben. A létezés megerősítése azonban a tudósok évtizedek óta elkerüli a lehetőségeket. De 2000-ben a Brookhaven Relativistic Heaon Ion Collider fizikusai megtalálták az első jeleket arra, hogy a színes üveg kondenzátum létezhet.
Amikor a laboratórium összetörték az atomjaikat, amelyek elektronjaikat megfosztották, furcsa jelet találtak az ütközésekből kiáramló részecskékben, arra utalva, hogy az atomok protonjai elakadtak gluonokkal, és kezdtek képződni a színes üvegkondenzátumnak. További nehézségi ionok ütközésével végzett kísérletek az LHC-n hasonló eredményt hoztak. A protonok relativista sebességgel való ütközése azonban csak a pillanatnyi pillantást veheti fel a protonok belsõ részeire, még mielõtt az subatomális részecskék hevesen felrobbannának. A protonok belsejének vizsgálata enyhébb megközelítést igényel.
Amikor a töltött részecskék, például a protonok, nagy sebességre gyorsulnak, erős elektromágneses mezőket hoznak létre, és fotonok vagy fényrészecskék formájában engedik fel az energiát. (A fény kettős természetének köszönhetően ez szintén hullám.) Ezeket az energiaszivárogásokat egyszer a részecskegyorsítók nemkívánatos mellékhatásaként engedték el, ám a fizikusok új módszereket tanultak ezeknek a nagy energiájú fotonoknak az előnyökhöz való felhasználására.
Ha a protonok egymás mellé sikoltoznak a gyorsítóban, akkor az általuk kibocsátott fotonok vihar proton-foton ütközést okozhatnak. Ezek az úgynevezett ultraperifériás ütközések kulcsa a nagy energiájú protonok belső működésének megértéséhez.
"Amikor egy nagy energiájú fényhullám eléri a protont, akkor részecskék - mindenféle részecskék - képződnek anélkül, hogy megtörténne" - mondta Tapia Takaki nyilatkozatában. "Ezeket a részecskéket detektorunk rögzíti, és lehetővé teszik számunkra, hogy példátlanul magas színvonalú képet rekonstruáljunk arról, ami benne van."
Tapia Takaki és a tudósok nemzetközi együttműködése most használja ezt a módszert a megfoghatatlan színes üvegkondenzátum felkutatására. A kutatók tanulmányuk korai eredményeit a The European Physical Journal C augusztus kiadásában tették közzé. A csoport először volt képes közvetett módon mérni a gluonok sűrűségét négy különböző energiaszinten. A legmagasabb szinten bizonyítékokat találtak arra, hogy színes üvegkondenzátum éppen kialakulni kezdett.
A kísérleti eredmények "... nagyon izgalmasak, új információkat adnak a protonban lévő gluonok dinamikájáról, sok olyan elméleti kérdés van, amelyekre még nem válaszoltak" Victor Goncalves, a brazil Pelotasi Szövetségi Egyetem fizika professzora és egy a tanulmány társszerzője, mondta a nyilatkozatban.
A színes üveg kondenzátum létezése egyelőre megkísérelhetetlen rejtély marad.
