L’esperimento CMS ha osservato per la prima volta la “scia” lasciata da una particella nel plasma primordiale, lo stesso fluido che riempiva l’universo un microsecondo dopo la nascita del cosmo con il Big Bang. È la prima immagine diretta di come la materia si comportava quando tutto ebbe inizio
L’8 luglio l’esperimento CMS del CERN ha pubblicato un risultato che aspetta da più di vent’anni. Per la prima volta, i fisici hanno osservato direttamente la “scia di diffusione” creata da una particella che attraversa il plasma di quark e gluoni. Quel plasma è lo stesso fluido che riempiva l’universo un microsecondo dopo il Big Bang, e osservare la sua dinamica significa guardare dentro la nascita di tutto ciò che esiste.
Come si osserva l’invisibile
Quando al Large Hadron Collider si fanno scontrare nuclei di piombo a velocità prossime a quella della luce, per un istante si ricreano quelle stesse condizioni primordiali. All’interno di questo “bagno di fuoco”, i partoni (e cioè quark e gluoni) emergono come getti di particelle. Mentre attraversano il plasma, perdono energia e lasciano una perturbazione, quella che potremmo definire una sorta di increspatura che si propaga nel fluido.
La sfida, fino ad ora, era riuscire a distinguere questa scia da altri effetti. Il team di CMS, guidato dall’Università dell’Illinois a Chicago, ha usato coppie di getti back-to-back prodotti in collisioni tra ioni pesanti per isolare il segnale. Il risultato è che dietro la direzione del getto, le particelle a basso momento sono in forte diminuzione, esattamente come previsto dalla teoria.
La prova definitiva
Il segnale osservato nelle collisioni più centrali (quelle in cui i nuclei si sovrappongono completamente) devia da zero con una significatività superiore a cinque deviazioni standard. In parole povere: i fisici sono sicuri al 99,9999% che si tratti di un effetto reale… e non pensiamo serva fare i pignoli su quello 0,0001%.
Perché dovrebbe interessarci (e cosa c’entra con il Big Bang)
La materia che compone il nostro corpo, la sedia su cui siamo seduti e le stelle nel cielo si sono formate proprio dal raffreddamento di questo plasma bollente. Capire come si comportava quel fluido primordiale significa capire come siamo passati da un magma di particelle subatomiche all’universo che vediamo oggi. La scoperta conferma che il plasma non si comporta come un gas caotico, anzi, tutt’altro, si comporta come un fluido compatto capace di produrre onde e increspature. È come se avessimo scattato una fotografia ad altissima risoluzione del momento esatto in cui l’universo ha iniziato a prendere forma. E la foto, per ora, è venuta davvero bene.
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