Søgningen indsnævres efter en mystisk form for stof forudsagt af Einsteins teori om særlig relativitet. Efter mere end et årti med kig, mener forskere på verdens største partikelcollider, at de er på randen til at finde den.
Men forskerne søger ikke i de eksploderede tarme af partikler, der smadres sammen med næsten lyshastighed.
I stedet søger fysikere ved Large Hadron Collider (LHC), en 17-mile (27 kilometer), begravet under jorden nær grænsen mellem Frankrig og Schweiz, efter den manglende sag, kaldet et farveglaskondensat, ved at undersøge, hvad der sker, når partikler kolliderer ikke, men zoom i stedet forbi hinanden i næsten mangler.
I fysikens standardmodel, teorien, der beskriver zoologiske have af subatomære partikler, holdes 98% af det synlige stof i universet sammen af grundlæggende partikler kaldet gluoner. Disse passende navngivne partikler er ansvarlige for den kraft, der limer sammen kvarker til dannelse af protoner og neutroner. Når protoner accelereres til nær lysets hastighed, opstår der et underligt fænomen: Koncentrationen af gluoner inde i dem skyrockets.
"I disse tilfælde opdeles gluons i par gluons med lavere energier, og sådanne gluoner opdeler sig derefter, og så videre," sagde Daniel Tapia Takaki, lektor i fysik og astronomi ved University of Kansas, i en erklæring. "På et tidspunkt når opdelingen af gluoner inde i protonen en grænse, ved hvilken multiplikationen af gluoner ophører med at stige. En sådan tilstand er kendt som farveglaskondensatet, en hypotetisk fase af stof, der menes at eksistere i meget høj- energiprotoner og såvel i tunge kerner. "
Ifølge Brookhaven National Laboratory kunne kondensatet forklare mange uløste fysiske mysterier, såsom hvordan partikler dannes i højenergikollisioner, eller hvordan stof fordeles i partikler. Bekræftelse af dens eksistens har imidlertid undgået forskere i årtier. Men i 2000 fandt fysikere ved Brookhavens Relativistic Heavy Ion Collider de første tegn på, at farveglasskondensatet kunne eksistere.
Da laboratoriet smadrede sammen guldatomer, der blev fjernet af deres elektroner, fandt de et underligt signal i partiklerne, der strømme ud af sammenstødene, og antydede, at atomenes protoner var sylpakket med gluoner og begyndte at danne farveglaskondensat. Yderligere eksperimenter med kolliderende tunge ioner ved LHC har haft lignende resultater. Imidlertid kan sammenstødende protoner sammen i relativistiske hastigheder kun give et flydende glimt af protonernes inderside, inden de subatomære partikler voldeligt eksploderer. At undersøge indersiden af protoner tager en mere forsigtig tilgang.
Når ladede partikler, såsom protoner, accelereres til høje hastigheder, skaber de stærke elektromagnetiske felter og frigiver energi i form af fotoner eller partikler af lys. (Takket være lysets dobbelte natur er det også en bølge.) Disse energilækager blev engang afvist som en uønsket bivirkning af partikelacceleratorer, men fysikere har lært nye måder at bruge disse højenergifotoner til deres fordel.
Hvis protoner befinder sig susende forbi hinanden i acceleratoren, kan stormen af fotoner, de frigiver, forårsage proton-på-fotonkollisioner. Disse såkaldte ultraperifere kollisioner er nøglen til at forstå den indre virkning af protoner med høj energi.
”Når en lysenergibølge med høj energi rammer en proton, producerer den partikler - alle slags partikler - uden at bryde protonet,” siger Tapia Takaki i en erklæring. "Disse partikler registreres af vores detektor og giver os mulighed for at rekonstruere et hidtil uset højkvalitetsbillede af hvad der er indeni."
Tapia Takaki og et internationalt samarbejde med forskere bruger nu denne metode til at spore det undvigende farveglasskondensat. Forskerne offentliggjorde tidlige resultater af deres undersøgelse i augustudgaven af The European Physical Journal C. For første gang kunne teamet indirekte måle tætheden af gluoner ved fire forskellige energiniveauer. På det højeste niveau fandt de bevis for, at et farveglaskondensat lige var begyndt at dannes.
De eksperimentelle resultater "... er meget spændende og giver nye oplysninger om gluon-dynamikken i protonen, for der er mange teoretiske spørgsmål, der ikke er blevet besvaret," Victor Goncalves, professor i fysik ved Federal University of Pelotas i Brasilien og en medforfatter til undersøgelsen, sagde det i erklæringen.
For tiden er eksistensen af farveglasskondensat et undvikende mysterium.
