Bułgarski trop w zagadce CERN

W miejscu, gdzie temperatura przekracza bilion stopni, czyli wielokrotnie więcej niż w jądrze Słońca, nie powinno przetrwać nic zbudowanego z materii. A jednak naukowcy to zaobserwowali. Jednym z zespołów, który pomógł wyjaśnić ten paradoks, byli fizycy z Bułgarii.

Chodzi o badania prowadzone w CERN - największym na świecie centrum badań nad podstawową strukturą materii. To właśnie tam, pod ziemią na granicy Szwajcarii i Francji, naukowcy odtwarzają warunki podobne do tych, jakie panowały we Wszechświecie tuż po Wielkim Wybuchu.

Czym właściwie jest CERN?

CERN to międzynarodowe europejskie laboratorium naukowe, w którym badacze próbują odpowiedzieć na bardzo podstawowe pytania z czego zbudowany jest świat i jakie prawa nim rządzą. Najważniejszym urządzeniem w CERN jest Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) - gigantyczna instalacja o długości 27 kilometrów, ukryta głęboko pod ziemią. Rozpędza ona maleńkie cząstki materii niemal do prędkości światła i zderza je ze sobą, aby naukowcy mogli zobaczyć, co powstaje w wyniku takiego zderzenia.

W CERN pracują naukowcy z wielu krajów Europy, w tym z Bułgarii i Polski. To wspólne, międzynarodowe przedsięwzięcie, a nie laboratorium jednego państwa.

„Śnieżynki w ogniu” - naukowy paradoks

Podczas eksperymentów w LHC temperatury sięgają ponad biliona stopni Celsjusza - znacznie więcej niż w jądrze Słońca. W takich warunkach, zgodnie z dotychczasową wiedzą, nie powinny przetrwać żadne związane struktury, takie jak jądra atomowe. Tymczasem naukowcy regularnie obserwowali powstawanie deuteronów - lekkich jąder atomowych zbudowanych z jednego protonu i jednego neutronu. Zaintrygowało to fizyków do tego stopnia, że zaczęli nazywać je obrazowo „śnieżynkami rodzącymi się w ogniu”.

Bułgarski wkład w rozwiązanie zagadki

W międzynarodowym zespole badawczym, który zaproponował nowe wyjaśnienie tego zjawiska, którego kluczowa idea brzmi, że „śnieżynki” wcale nie rodzą się w ogniu, a deuterony powstają „po drodze”, ważną rolę odegrał dr Dimityr Michajłow z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Sofijskiego im. św. Klemensa Ochrydzkiego. Bułgarscy naukowcy uczestniczyli w analizie danych w ramach eksperymentu ALICE, jednego z głównych projektów badawczych realizowanych w CERN.

Nowy model zakłada, że deuterony nie powstają w najgorętszym miejscu zderzenia. Tam tworzą się jedynie ich „rodzice” - protony, neutrony oraz ich krótkotrwałe stany wzbudzone tzw. rezonanse. Te cząstki żyją bardzo krótko, ale wystarczająco długo, by oddalić się od epicentrum zderzenia. Dopiero w chłodniejszym obszarze mogą połączyć się w stabilniejsze jądra atomowe. Nadmiar energii zostaje przy tym „zabrany” przez inną cząstkę, co sprawia, że cały proces przebiega zgodnie z podstawowymi prawami fizyki.

Dlaczego to ważne także poza laboratorium?

Jak podkreśla dr Michajłow, procesy obserwowane w CERN zachodzą również w Kosmosie. Zrozumienie, w jaki sposób w ekstremalnych warunkach powstają jądra atomowe, może pomóc wyjaśnić pochodzenie materii obserwowanej w ultraenergetycznych promieniach kosmicznych, docierających do Ziemi z odległych rejonów Wszechświata.

Bułgaria i Polska w światowej nauce

Bułgaria jest członkiem CERN od 1999 roku, a w projektach laboratorium uczestniczy ponad 100 bułgarskich specjalistów. Polska należy do CERN jeszcze dłużej - od 1991 roku. Naukowcy z obu krajów współpracują przy tych samych eksperymentach i analizują te same dane.

Badania z udziałem bułgarskiego zespołu zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature, co potwierdza, że nauka tworzona w Sofii ma realny wpływ na światowe odkrycia.

Odkrycie to jest kolejnym dowodem, że Bułgaria nie tylko uczestniczy w globalnych projektach naukowych, ale współtworzy ich najważniejsze rezultaty - nawet w miejscach, gdzie panują warunki bliskie tym z narodzin Wszechświata. To kolejny dowód, że Bułgaria nie jest tylko peryferyjnym obserwatorem, lecz aktywnym uczestnikiem światowej nauki.