CMS tim je prvi put eksperimentalno detektovao suptilno „udubljenje“ u produkciji čestica iza kvarka koji prolazi kroz kvark‑gluonsku plazmu. Efekat iznosi manje od 1% smanjenja broja čestica u zadnjem smeru i odgovara očekivanom „wake“ signalu. Analiza oblika i dubine udubljenja može otkriti transportna svojstva primordijalne plazme koja je postojala mikrosekunde nakon Velikog praska, a veći skup podataka pružiće preciznija merenja.
CMS Detektovao Prvo Jasno „Udubljenje“ Iza Kvarka — Primordijalna Plazma Još Više Podseća Na Supu
Illustration of a quark zooming through a quark-gluon plasma, which filled the universe in the first milliseconds after the Big Bang. Physicsists have proven that such interactions left a clear “wake” behind, proving this primordial plasma was a soupy substance. | Credit: Jose-Luis Olivares, MIT
Teški sudari u Velikom sudaraču hadrona (LHC) otkrili su najsuptilniji, ali jasni trag koji ostavlja visokenergetski kvark dok prolazi kroz kvark‑gluonsku plazmu — što implicira da je primordijalna „supa“ univerzuma možda bila još više tečna nego što se ranije mislilo.
Šta su naučnici videli
Saradnja Compact Muon Solenoid (CMS) objavila je studiju objavljenu 25. decembra 2025. u Physics Letters B, koja prikazuje prvo čisto eksperimentalno uočavanje suptilnog udubljenja u produkciji čestica iza kvarka koji prolazi kroz kvark‑gluonsku plazmu (QGP). Efekat iznosi manje od 1% manji broj čestica u takozvanom „zadnjem“ smeru u odnosu na putanju kvarka.
A photo of the Compact Muon Solenoid (CMS) detector at the Large Hadron Collider, which conducted the new experiments. | Credit: Hertzog, Samuel Joseph: CERN
Kako su izolovali signal
Da bi izdvojili taj slab efekat, tim je iskoristio sudare u kojima se zajedno stvaraju Z bozon i visokenergetski kvark koji lete u suprotnim smerovima. Z bozon retko interaguje sa plazmom i napušta zonu sudara gotovo nepromenjen, pa služi kao pouzdana oznaka početnog smera i energije kvarka. To omogućava da se pažnja usmeri na promene koje izaziva samo kvark dok prolazi kroz kapljicu QGP‑a.
„U proseku, u zadnjem smeru vidimo promenu manju od 1% u broju čestica. To je vrlo mali efekat (i delom razlog zašto je trebalo dugo da se eksperimentalno dokaže)“, kaže Yi Chen, asistentkinja profesora fizike na Vanderbilt University i članica CMS tima.
Šta to znači za plazmu
Oblik i dubina udubljenja nose informacije o viskoznosti i drugim kolektivnim svojstvima plazme. Ako fluid brzo izravnava poremećaj, udubljenje će se brzo popuniti (kao voda); ako je „gušći“ ili viskozniji, depresija će duže trajati (poput meda). Analiza ovog signala omogućava direktniji pristup merenju transportnih svojstava QGP‑a bez velikih konfuzija u prednjoj zoni interakcije kvarka i plazme.
An illustration of the aftermath of a high-energy collision that created a quark-gluon plasma at Brookhaven Lab's Relativistic Heavy Ion Collider. | Credit: Brookhaven National Laboratory
Skala i kontekst
Kapljica kvark‑gluonske plazme koja nastaje u sudarima je izuzetno mala (reda veličine ~10-14 metara) i traje izuzetno kratko, ali u tom momentu kvarkovi i gluoni kolektivno teku na način koji podseća na ultravruću tečnost. Proučavanje toga daje uvid u stanje univerzuma koji je postojao mikrosekunde nakon Velikog praska, razdoblje koje direktno nije dostupno teleskopskim posmatranjima.
Dalji koraci
Ovo otkriće predstavlja prvi korak: efekat je mali, ali dosledan sa teorijskim očekivanjima talasa (wake) koji kvark ostavlja za sobom. Sa većim brojem podataka i poboljšanim analizama CMS tim očekuje preciznija merenja koja će pomoći kvantifikaciji svojstava QGP‑a, poput viskoznosti i načina prenosa energije.
Zaključak: CMS je prvi put jasno detektovao udubljenje u zadnjem smeru kvarka u događajima označenim Z bozonima. Rezultat potvrđuje predviđanja o međudejstvu energičnog kvarka i plazme i otvara novu metodu za proučavanje primordijalne materije iz prvih trenutaka kosmosa.
Pomozite nam da budemo bolji.
