Golul nu era gol. Ceea ce fizica clasică credea că este un vid absolut – un spațiu lipsit de materie – este de fapt plin de activitate invizibilă. Colaborarea internațională STAR, bazată la Relativistic Heavy Ion Collider de la Brookhaven National Laboratory din New York, a observat pentru prima dată particule care ies direct din vid. Această descoperire confirmă o predicție cromodinamică cuantică făcută cu zeci de ani în urmă.
Lumea fantomatică de sub lumea materiei
Conform cromodinamicii cuantice – teoria forței puternice care leagă quarcii în interiorul protonilor și neutronilor – un vid ideal nu este cu adevărat gol. În ea apar în mod constant fluctuații: așa-numitele particule virtuale, inclusiv perechile „quark-antiquark”, se nasc și dispar instantaneu. În condiții normale, aceste perechi există pentru o fracțiune de clipă și dispar fără urmă. Dar teoria a prezis că, dacă s-ar adăuga suficientă energie sistemului, particulele virtuale ar putea deveni reale, ar putea câștiga masă și scăpa de vid.
Această predicție a fost acum confirmată experimental.
Cum oamenii de știință au făcut ca golul să nască
În experimentul STAR, protonii s-au ciocnit între ei cu o energie enormă. Ciocnirile au dus la o cascadă de particule. Dar printre aceste resturi, cercetătorii au descoperit ceva neobișnuit: perechi quarc-antiquarc care nu ar fi putut proveni de la protoni înșiși. Originile lor erau diferite. S-au născut dintr-un vid.
Cuarcii liberi nu pot exista singuri; se combină imediat în particule compozite numite hiperoni. Oamenii de știință au urmărit acești hiperoni și au descoperit un indiciu cheie: o proprietate cuantică numită spin. Quarcii și antiquarcii născuți din vid au spinuri corelate — o orientare comună imprimată în momentul creării lor. Această corelație a persistat pe măsură ce quarcii au format hiperoni și nu a dispărut nici măcar după ce hiperonii s-au degradat în mai puțin de o zecime de miliardime de secundă.
„Este prima dată când vedem întregul proces”, a explicat Zhoudunming Yu, membru al colaborării STAR, într-un interviu acordat New Scientist.
Cheia masei
Această descoperire aruncă lumină asupra unuia dintre cele mai mari mistere din fizică: unde își obțin particulele masa. Cromodinamica cuantică prezice că quarcii dobândesc cea mai mare parte a masei lor prin interacțiunile cu vidul. Dar mecanismul exact al acestui proces a rămas neclar. Noua observație oferă un indiciu experimental pentru înțelegerea acestor interacțiuni în vid.
Cercetătorii observă că rezultatele nu sunt încă concludente – este necesar să se excludă alte posibile cauze ale semnalului. Viitoarele curse de coliziune și experimente suplimentare la alte facilități vor ajuta la rafinarea constatărilor.
Măsurare sub măsurare
Descoperirea STAR deschide o nouă cale experimentală pentru studierea proprietăților vidului și a procesului de generare a masei. Pentru prima dată, oamenii de știință au putut observa direct materia născută din vid. Aceasta nu este doar confirmarea unei teorii. Aceasta este o fereastră către dimensiunea de sub dimensiune – unde materia convențională se termină și începe spuma cuantică din care iese.
Întrebarea care rămâne fără răspuns nu este cum provin particulele din nimic. Întrebarea este ce se mai ascunde în acest gol, pe care omenirea obișnuiește să-l considere gol. Și nu este masa în sine – ceea ce face ca materia să conteze – doar o proprietate a interacțiunii cu lumea invizibilă care se află dincolo de percepție?
