Tetsufumi Hirano professzor, az idei Zimányi Érem májusi díjazottja tartott előadást a napokban Budapesten, a Zimányi Nehézion-fizikai Téli Iskola rendezvényén. A japán professzor beszámolt a világ két nagy részecskegyorsítójában vizsgált, pontosabban az amerikai Relativisztikus Nehézion-Ütközetőben (RHIC) felfedezett és a Nagy Hadronütköztetőben (LHC) újra létrehozott és észlelt jelenségről, az úgynevezett kvark-gluon plazmáról.

A kvark-gluon plazma modellezésétől a fizikusok a világegyetem keletkezésének rekonstrukcióját remélik. Úgy gondolják, hogy az ősrobbanás után ilyen anyag keletkezett, és ennek a tulajdonságai szabják meg a mai univerzum néhány alapvető sajátosságát.

A professzor beszámolt a tökéletes folyadék állapotú, erősen kölcsönható kvark-gluon plazmával kapcsolatos hidrodinamikai kutatásairól. Előadásában összefoglalta a tökéletes kvarkfolyadék RHIC-nél történt meglepő felfedezésének főbb mérföldköveit. A magyar kutatókkal folytatott vitában aztán fény derült arra is, hogy a Hirano professzor által ismertetett hidrodinamikai eredmények alapvetően cáfolják az ideális, szabad kvarkok és gluonok gázaként jellemezhető kvark-gluon plazma felfedezését.

Ez a korábbi elmélet azt állította, hogy a kvarkok a nehézion-reakciók teljes térfogatában lényegében szabadon, nagy távolságokban mozoghatnak. A kvarkanyagot korábban a CERN Szuper Protonszinkrotron gyorsítójában (SPS) is megtalálni vélték, azonban Hirano szerint a kvark-gluon-plazmának közel sem olyanok a tulajdonságai, mint ahogyan a CERN SPS várakozása alapján gondolhattuk: nem ideális kvark-gluon gáznak, hanem kvarkok tökéletes folyadékának bizonyul.

Pedig 2000-ben a CERN (Európai Atommagkutató Intézet) kísérleti eredményeit összefoglaló sajtótájékoztatón olyan új halmazállapot felfedezését jelentették be, amelyet szabadon mozgó kvarkokból és gluonokból állónak, sok szempontból az elméletileg megjósolt és ideális gázként jellemzett kvark-gluon plazmával egyezőnek jellemeztek.

Ez az interpretáció azonban sajnálatos tévedésnek bizonyult - erről Csörgő Tamás és Csanád Máté nehézion- és részecskefizikusok tájékoztatták a hvg.hu-t. A hidrodinamikai kép szerint valójában olyan erősen kölcsönható kvark-gluon plazma létrejöttét tudták igazolni a RHIC, majd az LHC nehézion-ütközéseiben, amely nem ideális gázként, hanem tökéletes kvarkfolyadékként viselkedik.

A Hirano professzor által is elemzett tökéletes kvarkfolyadékban pedig a kvarkoknak a nehézion-reakciók méretéhez viszonyított szabad úthossza nem a végtelenhez, hanem a nullához tart. Így persze a korábbi elméletek, amelyek a kvark-gluon plazma viselkedésére alapozódtak, komoly módosításokra szorulnak, és hozzátehetjük ehhez: valószínűleg a világegyetem keletkezésekor sem olyan folyamatok játszódtak le, mint amit a tudósok korábban feltételeztek.