تا حالا فکر کردی وقتی هسته‌های اتم با سرعت نور به هم می‌خورن، چی میشه؟ یه لحظه فوق‌العاده عجیب و شلوغه: پروتون‌ها و نوترون‌ها (که خودشون توی هسته اتم هستن) می‌پاشن و اون موقع، کوارک‌ها و گلئون‌ها آزاد می‌شن — اینا ریزترین اجزای ماده‌ان!
توی همین شلوغ‌پلوغی، دانشمندا یه حالت خیلی خاص از ماده رو می‌بینن که بهش میگن پلاسمای کوارک–گلئون (Quark–Gluon Plasma یا QGP). حالا QGP چیه؟ یه جور ماده‌ست که فکر می‌کنیم درست بعد از بیگ‌بنگ وجود داشته؛ یعنی همون انفجار بزرگ اول خلقت!
اما فهمیدن QGP اصلاً راحت نیست چون اول باید بفهمیم شرایط آغازین این برخوردها چجوریه. یعنی باید شکل، چگالی (یعنی تراکم)، و جریان ماده‌ای که توی برخورد ساخته میشه رو حساب کنیم. اگه اینا رو ندونیم، اصلاً نمی‌تونیم درست در مورد پلاسمای کوارک–گلئون حرف بزنیم.
حالا یه تیم بین‌المللی، از جمله دانشگا Jyväskylä، اومدن با مدل‌سازی کامپیوتری پیشرفته این شرایط رو شبیه‌سازی کردن. با حل معادله‌های پیچیده، فهمیدن که ساختار پروتون‌ها و هسته‌ها با انرژی برخورد چطوری تغییر می‌کنه. این مدل‌های جدید خیلی بیشتر از قبل با آزمایش‌های واقعی جور در میاد و باعث میشه تصویر شفاف‌تری از ساخت QGP داشته باشیم.
پروفسور Heikki Mäntysaari از دانشگاه Jyväskylä گفت: «این تحقیق کمک می‌کنه بفهمیم ماده هسته‌ای وقتی تحت شرایط خیلی عجیب قرار می‌گیره — مثلاً همون بعد بیگ‌بنگ — چطور رفتار می‌کنه. هرچی مدل‌های شبیه‌سازیمون دقیق‌تر باشه، می‌تونیم ویژگی‌های QGP رو بهتر اندازه بگیریم.»
چرا این مهمه؟ چون حالا داده‌های آزمایشگاهی توی آزمایشگاه ملی Brookhaven آمریکا (BNL) و CERN اروپا با این شبیه‌سازی‌ها هماهنگ‌تر شده. به زبان ساده، نظریه و عمل بیشتر به هم نزدیک شدن. این یعنی حالا دانشمندا می‌تونن ویژگی‌های ریز QGP رو با دقت بیشتری بیرون بکشن و بفهمن ماده توی شرایط عجیب چه رفتاری داره.
یه نکته جذاب این وسط اینه که به زودی توی دهه ۲۰۳۰ یه شتاب‌دهنده جدید به اسم Electron-Ion Collider توی Brookhaven راه‌اندازی میشه که قراره داده‌های بیشتری جمع آوری کنه و کمک کنه مدل‌هامون دقیق‌تر بشن. Electron-Ion Collider یه نوع دستگاهیه که الکترون‌ها رو با یون‌ها تصادف میده تا بهتر ساختار بنیادی ماده رو بفهمیم.
همکاری بین‌المللی اینجا خیلی مهمه. چون آزمایش‌ها روز به روز پیچیده‌تر می‌شن و فقط با کنار هم گذاشتن کار دانشمندای نظری و آزمایشگاهی، می‌تونیم واقعاً بفهمیم داریم چی رو اندازه‌گیری می‌کنیم یا مدل می‌زنیم! همینه که مرکز برتری ماده کوارکی توی دانشگاه Jyväskylä داره اینقدر فعال کار می‌کنه — یعنی جایی که دانشمندای نظری و عملی CERN با هم می‌شینن و فکر می‌کنن.
یه نکته باحال: این مرکز توسط شورای تحقیقات فنلاند ساپورت میشه و هدفش روشن کردن چیستی نیروی قویه (Strong Interaction)، یعنی اون نیرویی که باعث میشه کوارک‌ها و گلئون‌ها توی پروتون‌ها و نوترون‌ها به هم بچسبن — این گلئون‌ها یه جور چسب کوانتومی هستن که کوارک‌ها رو کنار هم نگه می‌دارن!
این تحقیق هم با حمایت شورای تحقیقات فنلاند و «شورای تحقیقات اروپایی» (ERC) انجام شده و نتایجش توی ژورنال Physical Review Letters منتشر شده.
پس اگه دوست داری بدونی ذرات ریزتر از ریز چطوری بعد از بیگ‌بنگ کنار هم اومدن و دنیا رو ساختن، این تحقیقات داره قدم به قدم شفاف‌ترش می‌کنه. هر بار که مدل‌ها و داده‌ها رو بیشتر به هم نزدیک می‌کنن، ما هم یکم به رازهای بلافاصله بعد بیگ‌بنگ نزدیک‌تر می‌شیم!
منبع: +
