O tym, jaka jest najniższa możliwa temperatura, wiemy chyba wszyscy: jest nią tzw. Zero Absolutne, które odpowiada temperarurze ‑273,15 stopni Celsjusza. Jaka jest natomiast granica po przeciwnej stronie?
Jaką „najgorętszą” temperaturę udało się osiągnąć? To 4 biliony stopni Celsjusza. Dla porównania jądro naszego Słońca jest rozgrzane jedynie do 15 milionów stopni Celsjusza. Temperatura taka została osiągnięta nie gdzieś w kosmosie, ale na Ziemi, a konkretnie rzecz biorąc w Brookhaven National Laboratory na Long Island w stanie Nowy Jork, w akceleratorze Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). Za pomocą akceleratora RHIC naukowcy doprowadzili do zderzenia jonów złota, będącego jednym z najcięższych stabilnych (nieradioaktywnych) pierwiastków.
Wyzwalająca się podczas zderzeń energia była tak olbrzymia, że atomy złota topiły się pozostawiając substancję przypominającą ciekłą plazmę złożoną z kwarków i gluonów. Taki plazmowy stan materii istniał w naturze po mniej więcej jednej milionowej sekundzie od początku Wielkiego Wybuchu. W tym czasie cała energia wszechświata zawarta była w obszarze o rozmiarach porównywalnych z rozmiarami Układu Słonecznego. Stan ten udało się utrzymać przez zaledwie miliardową część sekundy, niemniej jednak, pomiary energii fotonów wyemitowanych w tak niezmiernie krótkim czasie pozwoliły na dość dokładne oszacowanie osiągniętej temperatury – około 4 bilionów stopni Celsjusza.
Spodziewaliśmy się osiągnąć takie temperatury, po to RHIC został zbudowany, ale nie sądziliśmy, że zaobserwujemy też zachowania właściwe dla niemal idealnej cieczy - mówi Steven Vigdor, odpowiedzialny w Brookhaven za fizykę cząstek.
Plazma kwarkowo – gluonowa – forma materii występująca w temperaturach nieistniejących w sposób naturalny we wszechświecie — nie jest gazem, ale cieczą i to w dodatku cieczą doskonałą. W przeciwieństwie do cząstek zwykłej cieczy, które poruszają się w sposób losowy, cząstki cieczy doskonałej poruszają się w sposób bardzo skoordynowany, przypominający mniej więcej zachowanie ławicy ryb. Niski stopień lepkości plazmy kwarkowo – gluonowej, jaką uzyskano w wyniku eksperymentu przeprowadzonego w Brookhaven, zbliżał się do teoretycznych granic, określonych przez zasady fizyki kwantowej. Wyniki eksperymentu, dowodzące stopnia interakcji cząstek, gwałtownego rozgrzania i bardzo niskiej lepkości wykazały, że powstała w niebywałej temperaturze plazma kwarkowo – gluonowa jest niemal najdoskonalszym płynem, jaki kiedykolwiek zaobserwowano.
Co ciekawe, takie zachowania materii stwierdzono w ekstremalnie różnych temperaturach, inni fizycy obserwowali podobne zachowania atomów złapanych w pułapkę i schłodzonych niemal do zera absolutnego, to temperatura dziesięć milionów bilionów razy niższa niż uzyskana przez nas w RHIC — stwierdził Vigdor — to tylko jedno z wielu niespodziewanych podobieństw pomiędzy naszymi badaniami a wynikami innych zespołów, jedność fizyki to cudowna rzecz.
Najgorętszy eksperyment na świecie amerykańskich naukowców może nam pomóc zrozumieć jak powstał wszechświat. Cały czas zagadkę stanowi przyczyna tego procesu, oraz droga, jaką musiała przebyć plazmowa substancja zanim zamieniła się w gwiazdy i wszystko to, co znajduje się w znanym nam wszechświecie.
