CERN a recreat un „mini Big Bang” cu oxigen și neon. Experimentul arată cum arăta materia imediat după nașterea Universului

Oamenii de știință de la CERN au reușit să reproducă, pentru o fracțiune minusculă de secundă, o stare a materiei care exista imediat după Big Bang, folosind nuclee atomice mult mai ușoare decât cele utilizate în mod tradițional pentru astfel de experimente. Coliziunile dintre nuclee de oxigen și neon realizate la Large Hadron Collider, cel mai mare accelerator de particule din lume, au produs indicii puternice privind apariția plasmei de quarcuri și gluoni. CERN spune că toate cele patru mari experimente ale acceleratorului au observat semnale compatibile cu formarea acestei materii extreme.

Pe scurt, fizicienii au creat ceea ce cercetătorii numesc un „Little Big Bang”, adică o versiune microscopică și extrem de scurtă a condițiilor existente în Univers la mai puțin de o milionime de secundă după Big Bang. Descoperirea este importantă pentru că până nu demult se credea că asemenea condiții puteau fi obținute doar prin ciocnirea unor nuclee foarte grele, precum cele de plumb.

Experimentele completează cercetările prin care fizicienii au încercat deja să recreeze primele momente după Big Bang și oferă o nouă metodă pentru a înțelege cum a apărut materia din care sunt formate astăzi stelele, planetele și oamenii.

Ce este, de fapt, plasma de quarcuri și gluoni

Materia obișnuită este alcătuită din atomi, iar în nucleul unui atom se găsesc protoni și neutroni. Nici aceștia nu sunt însă particule fundamentale: în interiorul lor se află quarcuri, ținute împreună prin intermediul unor particule numite gluoni.

Vezi și:

După câte ore de la ultimul pahar te poți urca la volan. Cât timp rămâne alcoolul în sânge și în aerul expirat

La temperaturi și presiuni uriașe, această structură se destramă. Quarcurile și gluonii nu mai rămân „închise” în protoni și neutroni, ci formează un fel de fluid extrem de fierbinte numit plasmă de quarcuri și gluoni. CERN estimează că aceasta poate apărea la temperaturi de peste 100.000 de ori mai mari decât temperatura din centrul Soarelui.

Universul a trecut printr-o asemenea etapă la începutul existenței sale. Pe măsură ce s-a răcit, quarcurile și gluonii s-au combinat pentru a forma protoni și neutroni, iar mult mai târziu au apărut atomii și materia pe care o cunoaștem astăzi.

Experimentul ALICE de la CERN este construit special pentru studierea acestei stări extreme. Tot aici, fizicienii au observat recent inclusiv fenomenul prin care nuclee de plumb pot fi transformate pentru o fracțiune de secundă în aur, un alt rezultat spectaculos al coliziunilor produse la accelerator.

Vezi și:

Fizicienii au recreat „supa primordială” de după Big Bang și au găsit ceva neașteptat. Semnalul misterios are o semnificație de 5 sigma. Ce înseamnă asta

Cercetătorii au recreat „mini Big Bang-uri” pentru a studia începuturile Universului

De ce oxigenul și neonul schimbă experimentul

În mod tradițional, cercetătorii au folosit nuclee grele de plumb pentru a obține plasma de quarcuri și gluoni. Cu cât nucleele sunt mai mari, cu atât în urma coliziunii se creează un sistem suficient de fierbinte și dens pentru formarea plasmei.

Noile rezultate arată însă că limita poate fi împinsă mult mai jos. În 2025, acceleratorul LHC a realizat pentru prima dată o serie specială de coliziuni oxigen-oxigen și neon-neon, iar analiza datelor arată acum că și aceste nuclee relativ mici pot produce comportamentul caracteristic plasmei primordiale.

„Am împins limita privind cât de mici pot fi nucleele atomice și să recreeze totuși această materie primordială”, explică You Zhou, cercetător care a condus studiul. Scopul este de a înțelege condițiile minime necesare pentru ca materia obișnuită să treacă în această stare extremă.

Rezultatele CMS publicate în aprilie au oferit deja dovezi că particulele foarte energetice pierd energie atunci când traversează materia produsă de coliziunile dintre nuclee de oxigen, exact așa cum se întâmplă în plasma creată prin ciocnirea nucleelor grele.

Neonul produce o formă asemănătoare unui popic de bowling

Experimentul oferă și un rezultat vizual neașteptat. Picătura microscopică de plasmă care apare după coliziune nu are întotdeauna aceeași formă. Geometria ei este influențată chiar de forma nucleelor care se ciocnesc.

Nucleele de oxigen produc un model mai apropiat de unul circular. În cazul neonului, particulele rezultate indică o formă alungită, comparată de cercetători cu un popic de bowling. Studiul ALICE publicat în Physical Review Letters pe 17 august 2026 arată că diferențele de geometrie ale nucleelor pot fi observate în modul în care particulele se deplasează după coliziune.

Pentru fizicieni, aceasta este o metodă extrem de utilă de a „vedea” indirect forma nucleelor atomice. Plasma există pentru o perioadă atât de scurtă încât nu poate fi fotografiată direct. Cercetătorii analizează în schimb mișcarea particulelor rezultate după dispariția ei și reconstruiesc ceea ce s-a întâmplat în momentul impactului.

Este încă un exemplu al tipului de rezultate obținute la acceleratorul despre care am scris și în contextul modernizării Large Hadron Collider. LHC se află acum într-o perioadă lungă de oprire, în timpul căreia infrastructura este pregătită pentru etapa High-Luminosity LHC.

Următorul pas ar putea însemna sisteme și mai mici

Oxigenul și neonul s-ar putea să nu reprezinte însă limita. Rezultatele obținute anterior de experimentul ALICE au indicat comportamente asociate plasmei de quarcuri și gluoni chiar și în coliziuni proton-proton sau proton-plumb. CERN subliniază însă că formarea plasmei în aceste sisteme foarte mici rămâne una dintre marile întrebări ale domeniului.

Cu cât cercetătorii află mai exact cât de mic poate fi un sistem capabil să formeze această materie primordială, cu atât pot înțelege mai bine regulile fizice care guvernează tranziția dintre particulele individuale și plasma din Universul timpuriu.

Datele devin cu atât mai valoroase în perioada în care LHC este oprit pentru modernizare. Echipele ALICE, ATLAS, CMS și LHCb vor continua să analizeze cantitatea uriașă de informații deja strânsă, iar viitorul High-Luminosity LHC va putea produce mult mai multe coliziuni atunci când acceleratorul revine în funcțiune.

La aproape 14 miliarde de ani după Big Bang, fizicienii nu pot călători înapoi în timp pentru a vedea nașterea Universului. Pot însă să ciocnească nuclee de oxigen și neon cu viteze apropiate de cea a luminii și să recreeze, pentru o fracțiune infimă de secundă, materia din care avea să înceapă totul.

Se schimbă stimulentul de 1.000 de lei pentru copiii cu dizabilități din București. Cine va primi mai puțin din 2027