भौतिकविदों ने बहुत उच्च गति पर सोने के नाभिकों का टकराव किया और टक्कर के परिणामस्वरूप मुक्त कणों में एक अप्रत्याशित पैटर्न पाया। यह खोज इस बात के बारे में सुराग प्रदान करती है कि बिग बैंग के तुरंत बाद बनी प्राथमिक सामग्री कैसे ठंडी हुई ताकि आधुनिक ब्रह्मांड का निर्माण करने वाले प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बन सकें।
विसंगति परमाणु पदार्थ की तथाकथित 'क्रांतिक बिंदु' की ओर इशारा कर सकती है - एक ऐसी स्थिति जहां पदार्थ की एक अवस्था से दूसरी अवस्था में परिवर्तन उसके व्यवहार को बदल देता है, जैसा कि अध्ययन में बताया गया है। ये डेटा न्यूयॉर्क में ब्रुकहेवन राष्ट्रीय प्रयोगशाला में स्थापित STAR डिटेक्टर द्वारा दर्ज किए गए थे।
युवा ब्रह्मांड की स्थितियों के समान स्थितियां दोहराने के लिए, ब्रुकहेवन राष्ट्रीय प्रयोगशाला के शोधकर्ताओं ने सोने के नाभिकों को विभिन्न ऊर्जा स्तरों पर टकराया। टीम ने 3 से 7.7 GeV की सीमा में लगभग एक अरब टकरावों का विश्लेषण किया, जो RHIC की सबसे कम ऊर्जा क्षेत्र है।
कम ऊर्जा पर टकरावों के लिए एक निश्चित लक्ष्य प्रणाली का उपयोग किया गया था: सोने की किरण उसी धातु की एक पतली शीट पर पड़ती थी। यह विन्यास त्वरक द्वारा प्राप्त सबसे सघन पदार्थ का उत्पादन करने की अनुमति देता है।
प्रत्येक टक्कर के बाद, वैज्ञानिकों ने देखा कि आवेशित कण किन तीव्रता से किनारों पर उत्सर्जित हो रहे थे। इस माप को भौतिकविदों द्वारा पार्श्व संवेग के रूप में जाना जाता है। उन्होंने कणों की गति की भी तुलना की ताकि यह जांचा जा सके कि क्या उनमें एक साथ अधिक या कम बल के साथ उत्सर्जित होने की प्रवृत्ति है।
टकराव ऊर्जा बदलने पर धीरे-धीरे बदलाव की उम्मीद थी। हालांकि, परिणाम अलग था: प्रभाव कम हुआ, सबसे निचले बिंदु पर पहुंचा, और फिर से बढ़ना शुरू हो गया।
यह अंतर इतना महत्वपूर्ण था कि इसे सांख्यिकीय रूप से बहुत महत्वपूर्ण माना गया। परिणाम 5 सिग्मा तक पहुंच गया, एक ऐसा स्तर जिसका उपयोग भौतिक विज्ञानी यह इंगित करने के लिए करते हैं कि यह संयोग होने की संभावना नहीं है। गणना के अनुसार, यदि देखी गई भिन्नता केवल यादृच्छिकता होती, तो इस तरह का विचलन लगभग 3.5 मिलियन प्रयासों में से एक बार होता।
यह अवलोकन वैज्ञानिकों को चरम स्थितियों में पदार्थ के एक प्रकार के 'मार्गदर्शन' को समझने में मदद करता है, जिसे अवस्था समीकरण कहा जाता है। यह बताता है कि तापमान, दबाव और घनत्व जैसी विशेषताओं का आपस में क्या संबंध है।
प्रोटॉन और न्यूट्रॉन क्वार्क नामक और भी छोटे कणों से बने होते हैं। वे मजबूत अंतःक्रिया द्वारा जुड़े रहते हैं, जो प्रकृति के मौलिक बलों में से एक है। चरम तापमान या घनत्व के संपर्क में आने पर, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा में बदल सकते हैं - कणों का एक प्रकार का 'शोरबा' जो माना जाता है कि बिग बैंग के तुरंत बाद ब्रह्मांड को भरता था।
ओरेगन राज्य विश्वविद्यालय में भौतिकी के पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता रूटिक मानिकंदन ने समझाया, 'पानी के लिए, यह इंगित करता है कि यह कब जमती है, उबलती है या फैलता है।' शोधकर्ता के अनुसार, परमाणु पदार्थ के लिए अवस्था समीकरण प्रकृति की सबसे चरम स्थितियों में इसके व्यवहार को समझने के लिए नियमों का एक सेट के रूप में कार्य करता है।
ठीक इसी परिदृश्य में तथाकथित क्रांतिक बिंदु दिखाई देता है। यह विशेष स्थितियां हैं जहां पदार्थ के एक अवस्था से दूसरी अवस्था में संक्रमण करने का तरीका बदल सकता है। इस क्षेत्र की खोज भौतिकविदों को बेहतर ढंग से समझने में मदद करेगी कि आदिम ब्रह्मांड का क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा उस पदार्थ में कैसे परिवर्तित हुआ जिसे हम जानते हैं।
सिग्नल ध्यान आकर्षित करने वाला था क्योंकि व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले मॉडलिंग ने, जो क्रांतिक बिंदु के अस्तित्व को ध्यान में नहीं रखता है, डेटा के सामान्य रुझान को दोहराया, लेकिन उस गिरावट को नहीं जो देखी गई थी। हालांकि, केंद्र के बाहर टकरावों में यह प्रभाव केवल कमजोर रूप से प्रकट हुआ।
शोधकर्ता सतर्क रहते हैं। अन्य घटनाएँ कणों में देखे गए परिवर्तनों को बदल सकती हैं, और अभी भी यह निर्धारित करना बाकी है कि वे दर्ज किए गए व्यवहार की कितनी व्याख्या करते हैं।