Pencarian mempersempit bentuk materi misterius yang diprediksi dari teori relativitas khusus Einstein. Setelah lebih dari satu dekade mencari, para ilmuwan di penumbuk partikel terbesar di dunia percaya bahwa mereka berada di ambang menemukannya.
Tetapi para peneliti tidak mencari di dalam partikel meledak yang hancur bersama dengan kecepatan hampir ringan.
Sebagai gantinya, fisikawan di Large Hadron Collider (LHC), sebuah cincin 17 mil (27 kilometer) yang terkubur di bawah tanah di dekat perbatasan antara Prancis dan Swiss, mencari benda yang hilang itu, yang disebut kondensat kaca warna, dengan mempelajari apa yang terjadi ketika partikel jangan bertabrakan, melainkan zoom melewati satu sama lain di nyaris.
Dalam Model Standar fisika, teori yang menggambarkan kebun binatang partikel subatomik, 98% materi yang terlihat di alam semesta disatukan oleh partikel fundamental yang disebut gluon. Partikel-partikel yang dinamai tepat ini bertanggung jawab atas gaya yang menempel bersama quark untuk membentuk proton dan neutron. Ketika proton dipercepat mendekati kecepatan cahaya, sebuah fenomena aneh terjadi: Konsentrasi gluon di dalamnya meroket.
"Dalam kasus ini, gluon terpecah menjadi pasangan gluon dengan energi lebih rendah, dan gluon seperti itu membelah diri mereka sendiri kemudian, dan seterusnya," Daniel Tapia Takaki, seorang profesor fisika dan astronomi di Universitas Kansas, mengatakan dalam sebuah pernyataan. "Pada titik tertentu, pemisahan gluon di dalam proton mencapai batas di mana penggandaan gluon berhenti meningkat. Keadaan seperti ini dikenal sebagai kondensat kaca warna, suatu fase materi hipotetis yang diperkirakan ada pada tingkat yang sangat tinggi. proton energi dan juga dalam inti yang berat. "
Menurut Brookhaven National Laboratory, kondensat dapat menjelaskan banyak misteri fisika yang belum terpecahkan, seperti bagaimana partikel terbentuk dalam tabrakan berenergi tinggi, atau bagaimana materi didistribusikan dalam partikel. Namun, mengkonfirmasikan keberadaannya telah menghindari ilmuwan selama beberapa dekade. Tetapi pada tahun 2000, fisikawan di Relhavenistic Heavy Ion Collider dari Brookhaven menemukan tanda-tanda pertama bahwa warna kondensat kaca bisa ada.
Ketika laboratorium menghancurkan atom-atom emas yang dilucuti elektron mereka, mereka menemukan sinyal aneh dalam partikel-partikel yang mengalir keluar dari tabrakan, mengisyaratkan bahwa proton atom penuh dengan gluon dan mulai membentuk kondensat kaca warna. Eksperimen lebih lanjut dengan bertabrakan ion berat di LHC memiliki hasil yang serupa. Namun, bertabrakan bersama proton pada kecepatan relativistik hanya dapat memberikan pandangan sekilas dari jeroan proton sebelum partikel subatom meledak dengan keras. Memeriksa bagian dalam proton mengambil pendekatan yang lebih lembut.
Ketika partikel bermuatan, seperti proton, dipercepat ke kecepatan tinggi, mereka menciptakan medan elektromagnetik yang kuat dan melepaskan energi dalam bentuk foton, atau partikel cahaya. (Berkat sifat ganda cahaya, itu juga gelombang.) Kebocoran energi ini pernah diberhentikan sebagai efek samping yang tidak diinginkan dari akselerator partikel, tetapi fisikawan telah mempelajari cara-cara baru untuk menggunakan foton energi tinggi ini untuk keuntungan mereka.
Jika proton mendapati diri mereka melewati satu sama lain dalam akselerator, badai foton yang mereka lepaskan dapat menyebabkan tabrakan proton-pada-foton. Tabrakan ultra-periferal ini adalah kunci untuk memahami cara kerja proton berenergi tinggi.
"Ketika gelombang cahaya berenergi tinggi mengenai proton, ia menghasilkan partikel - semua jenis partikel - tanpa melanggar proton," kata Tapia Takaki, dalam sebuah pernyataan. "Partikel-partikel ini direkam oleh detektor kami dan memungkinkan kami merekonstruksi gambar berkualitas tinggi yang belum pernah ada sebelumnya tentang apa yang ada di dalamnya."
Tapia Takaki dan kolaborasi ilmuwan internasional kini menggunakan metode ini untuk melacak kondensat kaca warna yang sulit dipahami. Para peneliti menerbitkan hasil awal studi mereka dalam edisi Agustus The European Physical Journal C. Untuk pertama kalinya, tim mampu mengukur kepadatan gluon secara tidak langsung pada empat tingkat energi yang berbeda. Pada tingkat tertinggi, mereka menemukan bukti bahwa kondensat kaca warna baru mulai terbentuk.
Hasil percobaan "... sangat menarik, memberikan informasi baru tentang dinamika gluon dalam proton, apakah ada banyak pertanyaan teoretis yang belum dijawab," Victor Goncalves, seorang profesor fisika di Universitas Federal Pelotas di Brazil dan co-penulis penelitian, mengatakan dalam pernyataan itu.
Untuk saat ini, keberadaan kondensat kaca warna tetap menjadi misteri yang sulit dipahami.
