במעמקי מאיץ ה-LHC (מאיץ ההדרונים הגדול) — מאיץ החלקיקים החזק ביותר בעולם — מדענים ראו סוף סוף את מה שנותר חמקמק במשך עשרות שנים. מדובר ב"עקבות דיפוזיה" (diffusion wake), שמותיר אחריו קווארק או גלואון מהיר העובר דרך פלזמת קווארקים-גלואונים — "מרק" לוהט ודחוס במיוחד של חלקיקי יסוד, הדומה למצב היקום במיקרו-שניות הראשונות לאחר המפץ הגדול.
תארו לעצמכם: שני גרעיני עופרת מואצים למהירויות קרובות למהירות האור ומתנגשים בגלאי CMS. ברגע זה נולדת פלזמת קווארקים-גלואונים — סביבה שבה קווארקים וגלואונים (פרטונים) קיימים באופן חופשי, מבלי להיות כלואים בתוך פרוטונים ונייטרונים. כאשר פרטון בעל אנרגיה גבוהה טס דרך הפלזמה הזו, הוא מאבד אנרגיה ותנע, ומותיר אחריו הפרעה הדומה לשובל שמותירה סירה במים. התאוריה חזתה אפקט כזה לפני יותר מ-20 שנים, אך בניסויים לא ניתן היה ללכוד אותו בביטחון — האות היה חלש מדי על רקע תהליכים אחרים.
בעבר חיפשו מדענים עקבות באירועים עם סילוני חלקיקים (jets) ובוזוני Z, אך רעש מאפקטים אחרים הסווה את התמונה. צוות בהובלת חוקרים מאוניברסיטת אילינוי בשיקגו (UIC), הכולל את ראג'ונאת פראדהאן ואולגה יבדוקימובה, יישם גישה חדשה. הם התמקדו באירועי די-ג'ט (dijet) — כאשר שני סילונים נפלטים בכיוונים כמעט מנוגדים. הדבר אפשר להפריד טוב יותר בין אות העקבות לבין הרקע.
ניתוח נתוני התנגשויות עופרת-עופרת באנרגיה של 5.02 טרה-אלקטרון-וולט לנוקלאון הראה תמונה ברורה: מאחורי הסילונים נצפה דלדול ניכר של חלקיקים בעלי תנע נמוך (בטווח של 1–2 ג'יגה-אלקטרון-וולט). האפקט מתחזק בהתנגשויות מרכזיות ו"דחוסות" יותר, שבהן נוצרת יותר פלזמה. המובהקות עלתה על חמש סטיות תקן — רמה הנחשבת בפיזיקת חלקיקים לתגלית מהימנה.
"זהו שיא של שנים רבות של חיפושים", ציינה אולגה יבדוקימובה. "התצפית והתיאור הכמותי של עקבות הדיפוזיה פותחים דלת לאפיון מדויק של תכונות פלזמת הקווארקים-גלואונים ומספקים תובנות חדשות על האבולוציה של היקום המוקדם".
התוצאות, שהתקבלו לפרסום ב- Physical Review Letters (מאמר HIN-25-012), אינן רק מאששות את התאוריה. הן עוזרות להבין טוב יותר כיצד התנהג החומר ברגעים הראשונים של הקוסמוס — כאשר מתוך הפלזמה הזו נוצרו הפרוטונים והנייטרונים הראשונים, ובסופו של דבר, כל היקום הנראה. הפלזמה מתנהגת כנוזל אידיאלי, המקיים אינטראקציה חזקה עם החלקיקים העוברים דרכו, ולא כגז דליל.
עבור הקהל הרחב, זוהי תזכורת לכך שמעבדות על פני כדור הארץ מאפשרות להציץ לתנאים שאינם נגישים לתצפית ישירה. כל עקבות חדשים הנלכדים במאיץ מקרבים אותנו להבנה כיצד מתוך הכאוס של הרגעים הראשונים נוצר קוסמוס מסודר שבו אנו קיימים. והחיפושים, כמובן, נמשכים.
