भौतिकविदों ने ब्रुकहवेन नेशनल लेबोरेटरी में रिलेटिविस्टिक हैवी आयन कोलाइडर का उपयोग करके क्वार्क-ग्लोन प्लाज्मा बूँद के तीन अलग-अलग आकार बनाए। यह प्लाज्मा एक विदेशी प्रकार का पदार्थ है जिसने बिग बैंग के बाद पहली मिलीसेकंड में ब्रह्मांड को भर दिया।
(छवि: जेवियर ओरजुएला कोप)
बिग बैंग के बाद पहली बार दूसरे विभाजन के लिए, ब्रह्मांड कुछ भी नहीं था, लेकिन क्वार्क और ग्लून्स का एक बेहद गर्म "सूप" था - उप-परमाणु कण जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के निर्माण खंड बन जाएंगे। अब, 13.8 बिलियन साल बाद, वैज्ञानिकों ने इस प्राइमरी सूप को एक प्रयोगशाला में फिर से बनाया है।
न्यूटन, न्यूटन के ब्रुकहवेन नेशनल लेबोरेटरी में रिलेटिविस्टिक हैवी इयोन कोलाइडर का उपयोग करते हुए, भौतिकविदों ने प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के विभिन्न संयोजनों को एक साथ तोड़कर इस क्वार्क-ग्लोन प्लाज्मा की छोटी बूंदें उत्पन्न कीं। इन दुर्घटनाओं के दौरान, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को बनाने वाले क्वार्क और ग्लून्स मुक्त हो गए और तरल के रूप में व्यवहार किया गया, जो शोधकर्ताओं ने पाया।
कणों के संयोजन के आधार पर शोधकर्ताओं ने एक साथ धमाका किया, प्लाज्मा के छोटे, तरल जैसे ग्लब्स ने तीन अलग-अलग ज्यामितीय आकृतियों में से एक का गठन किया: हलकों, दीर्घवृत्त या त्रिकोण। [छवियां: बिग बैंग और अर्ली यूनिवर्स के लिए पीठ पीछे]
अध्ययन में भाग लेने वाले यूनिवर्सिटी ऑफ कोलोराडो बोल्डर के भौतिक विज्ञानी जेमी नागले ने एक बयान में कहा, "हमारे प्रायोगिक परिणाम ने हमें इस सवाल का जवाब देने के लिए बहुत करीब ला दिया है कि ब्रह्मांड की सबसे छोटी मात्रा क्या है, जो मौजूद हो सकती है।"
क्वार्क-ग्लोन प्लास्मास को पहली बार 2000 में ब्रुकहेवन में बनाया गया था, जब शोधकर्ताओं ने सोने के परमाणुओं के नाभिक को एक साथ तोड़ा था। फिर, जेनेवा में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर के वैज्ञानिकों ने उम्मीदों को धता बताया जब उन्होंने एक साथ दो प्रोटॉन को नष्ट करके प्लाज्मा बनाया। यूसी बोल्डर के अधिकारियों ने बयान में कहा, "यह आश्चर्यजनक था क्योंकि ज्यादातर वैज्ञानिकों ने माना कि अकेला प्रोटॉन कुछ भी बनाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं दे सकता है, जो एक तरल पदार्थ की तरह बह सकता है।"
नागल और उनके सहयोगियों ने इस छोटे से ग्लोब को बनाकर इस विदेशी पदार्थ के द्रव गुणों का परीक्षण करने का फैसला किया। यदि प्लाज्मा वास्तव में तरल की तरह व्यवहार करता है, तो छोटे ग्लब्स को अपने आकार को धारण करने में सक्षम होना चाहिए, शोधकर्ताओं ने भविष्यवाणी की।
"कल्पना कीजिए कि आपके पास दो बूंदें हैं जो एक वैक्यूम में विस्तारित हो रही हैं," नागले ने कहा। "यदि दो बूंदें वास्तव में एक साथ पास हैं, तो जैसे-जैसे वे विस्तार कर रहे हैं, वे एक दूसरे में दौड़ते हैं और एक-दूसरे के खिलाफ धक्का देते हैं, और यही वह पैटर्न बनाता है।"
"दूसरे शब्दों में, यदि आप दो पत्थरों को एक साथ एक तालाब में फेंकते हैं, तो उन प्रभावों के तरंग एक दूसरे में प्रवाहित होंगे, एक प्रतिरूप जो एक दीर्घवृत्त जैसा दिखता है," यूसी बोल्डर अधिकारियों ने कहा। "वही सच हो सकता है यदि आप एक प्रोटॉन-न्यूट्रॉन जोड़ी को तोड़ते हैं, जिसे एक ड्यूटेरॉन कहा जाता है, कुछ बड़ा ... इसी तरह, एक प्रोटॉन-प्रोटॉन-न्यूट्रॉन तिकड़ी, जिसे एक हीलियम -3 परमाणु के रूप में भी जाना जाता है, कुछ में निकल सकता है। एक त्रिकोण के लिए। "
प्रकाश की गति के करीब सोने के परमाणुओं में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के इन विभिन्न संयोजनों को मिलाते हुए, शोधकर्ताओं ने ठीक वैसा ही करने में सक्षम थे जैसा उन्होंने आशा की थी: क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा के अण्डाकार और त्रिकोणीय बूँदें बनाएं। जब वैज्ञानिकों ने सोने के परमाणु में एक भी प्रोटॉन को तोड़ा, तो इसका परिणाम प्राइमर्ड सूप का एक गोलाकार बूँद था।
क्वार्क-ग्लुआन प्लाज्मा की ये अल्पकालिक बूंदें खरबों डिग्री सेल्सियस तक पहुंच गईं। शोधकर्ताओं का मानना है कि इस प्रकार के अध्ययन से "सिद्धांतकारों को यह समझने में मदद मिल सकती है कि ब्रह्मांड के मूल क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा मिलीसेकंड से अधिक कैसे ठंडा हो जाते हैं, जो अस्तित्व में पहले परमाणुओं को जन्म देते हैं," यूसी बोल्डर अधिकारियों ने कहा।
इस अध्ययन के परिणाम नेचर फिजिक्स जर्नल में 10 दिसंबर को प्रकाशित किए गए थे।
