15 Febbraio 2010
di Rachel Courtland
Vortici effimeri che si formano nel vuoto dello spazio sono stati osservati per la prima volta. Possono essere d'aiuto per capire come la materia ottenga la maggior parte della sua massa. Molta della massa della materia ordinaria viene dai nucleoni – protoni e neutroni. Ogni nucleone è composto a sua volta da tre quark. I quark però forniscono solo circa l'1% della massa di un nucleone. Il resto della massa viene dalla forza che tiene assieme i quark. Questa forza è mediata da particelle chiamate gluoni.
Una teoria chiamata cromodinamica quantistica http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_chromodynamics viene usata per calcolare come i quark e i gluoni si combinino per fornire massa ai nucleoni, ma come questo avvenga esattamente non è pienamente compreso. Una possibilità è che i campi creati dai gluoni possano ruotare, formando strutture simili a vortici nel vuoto spaziale omnipervasivo e quando i quark girano attraverso questi vortici, guadagnano energia, divenendo più pesanti. Ora il Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) http://www.bnl.gov/rhic/ presso il Brookhaven National Laboratory (BNL) ad Upton, New York, ha osservato segni di tali vortici in sfere di fuoco che mimano le condizioni esistenti quando l'universo era solo vecchio di alcuni microsecondi.
Per trovare i vortici, un team ha usato un rilevatore chiamato STAR per analizzare le particelle create quando il collider fa impattare ioni d'oro e rame ad alte energie. Questo processo crea una sfera di fuoco con una temperatura nel nucleo di 4 trilioni di gradi kelvin, una temperatura abbastanza elevata da formare quello che è conosciuto come plasma quark-gluone. Questo cos'ha a che fare con vortici creati da gluoni nel vuoto dello spazio? Se due ioni collidono in modo decentrato, la sfera di fuoco risultante inizia a ruotare creando un potente campo magnetico. Se i vortici prodotti da gluoni esistono, questo campo magnetico dovrebbe portare i quark nel plasma a separarsi in accordo alla loro carica elettrica, dice Dmitri Kharzeev http://quark.phy.bnl.gov/~kharzeev/ , un teorico al BNL che ha predetto l'effetto.
Questo è esattamente quello che è stato osservato allo STAR: più quark carichi positivamente in movimento in una direzione e più quark carichi negativamente in movimento in un'altra, dice Nu Xu http://www-rnc.lbl.gov/~nxu/, portavoce per STAR. Le scoperte sono state presentate Lunedì al meeting dell'American Physical Society di Washington DC http://www.aps.org/meetings/april/index.cfm .
Manifestazione Diretta
“E' una manifestazione sperimentale diretta di una proprietà della cromodinamica quantistica che non è mai stata vista prima in laboratorio”, dice Krishna Rajagopal http://web.mit.edu/physics/people/faculty/rajagopal_krishna.html del Massachusetts Institute of Technology. “Conferma che i campi dei gluoni possono avere torsioni, come pensavamo.” L'evidenza dei vortici nel vuoto dello spazio viene meglio vista in un plasma quark-gluone, che richiede collisioni ad alta energia. L'effetto può essere confermato studiando la misura della separazione del quark a basse energie, quindi più avanti in questo anno il team del RHIC pianifica di iniziare con collisioni di ioni a energie sempre più basse (Physical Review Letters, DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.251601).
Non è chiaro però se i vortici prodotti dai gluoni, chiamati anche istantoni, appaiano abbastanza spesso per rendere conto della maggior parte della massa dei nucleoni. La chiave sta nel misurare con maggior precisione la separazione dei quark carichi nella sfera di fuoco osservata presso il RHIC. Più sono i vortici creati da gluoni e più si dovrebbero separare quark carichi. Questa misurazione potrebbe essere d'aiuto per chiarire esattamente quanto siano prevalenti questi istantoni nell'universo di oggi, dice Kharzeev.
Fonte: http://www.newscientist.com/article/dn18526-atom-smasher-shows-vacuum-of-space-in-a-twist.html?DCMP=OTC-rss&nsref=quantum-world
Tradotto da Richard per Altrogiornale.org
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