În fiecare secundă, particulele invizibile trec prin corpurile noastre fără să fim conștienți de ele. Aceste particule, numite miuoni, sunt produse în straturile superioare ale atmosferei prin interacțiunile dintre razele cosmice și atomi. Un mister i-a intrigat pe oamenii de știință de câțiva ani: există mult mai mulți miuoni pe suprafața Pământului decât prevăd teoriile actuale. Un studiu oferă o soluție bazată pe un fenomen exotic: condensatul gluon. Ea a fost prezentată într-un articol publicat în The Astrophysical Journal.
În fiecare secundă, particulele invizibile, numite miuoni, trec prin corpurile noastre fără să lase urme. Aceste particule subatomice, produse în straturile superioare ale atmosferei Pământului, rezultă dintr-un lanț de evenimente declanșate de razele cosmice. În detaliu, aceste raze care călătoresc din limitele Universului cu viteze apropiate de cea a luminii se ciocnesc cu atomii de azot, oxigen și argon din atmosferă. Aceste ciocniri generează o cascadă de particule, inclusiv pioni și kaoni, care se dezintegrează pentru a forma miuoni. Acestea din urmă sunt surprinzător de stabile și ajung cu ușurință la suprafața Pământului, în ciuda duratei lor scurte de viață.
Un mister îi intrigă pe oamenii de știință: există ajung mai mulți miuoni pe suprafața Pământului decât prevăd teoriile actuale? Modelele bazate pe fizica particulelor și datele acceleratoarelor, cum ar fi cele de la CERN, subestimează fluxul observat. Pentru anumite intervale de energie (între șase și șaisprezece exaelectronvolți), numărul de miuoni este cu 30 până la 60% mai mare decât era de așteptat. Această enigmă miuonică a intrigat de ani de zile și constituie o provocare majoră pentru fizicieni.
Pentru a explica excesul de miuoni, o echipă de cercetători chinezi propune o idee interesantă: ciocnirile inițiale din atmosferă ar fi mult mai complexe decât se credea anterior. Potrivit acestora, în timpul acestor impacturi energetice foarte mari ar putea apărea un fenomen numit condensat de gluon.
Pentru a înțelege această ipoteză, trebuie mai întâi să știți ce este un gluon. Gluonii sunt particule care joacă un rol similar cu cel al lipiciului. Ei țin împreună quarcii, constituenții fundamentali ai protonilor, neutronilor și altor particule numite hadroni. Cu toate acestea, spre deosebire de alte forțe precum electricitatea, interacțiunea puternică (responsabilă pentru acest „lipici”) este extraordinar de complexă. Gluonii înșiși poartă o sarcină legată de forța tare, făcându-i capabili să interacționeze între ei, creând configurații incredibil de dense și dinamice. În timpul coliziunilor la energii extreme, acești gluoni s-ar putea grupa într-o stare condensată în care sunt extrem de numeroși și concentrați într-un spațiu mic. Acest condensat ar influența modul în care se formează particulele secundare (cum ar fi pionii și kaonii), ceea ce le-ar crește semnificativ numărul. Rezultat: mai mulți pioni și kaoni s-ar descompune în miuoni, explicând astfel excesul observat.
Cercetătorii au calculat că acest proces ar putea dubla sau chiar crește producția anumitor particule implicate în formarea miuonilor, în special așa-numiții quarci ciudați. Aceste rezultate teoretice ar putea astfel rezolva enigma miuonilor în timp ce deschid o nouă fereastră asupra fizicii energiilor înalte.
Interesul acestei noi ipoteze depășește cu mult cadrul unei simple probleme de contabilitate a miuonilor, ea deschide perspective fascinante pentru fizica fundamentală și explorarea misterelor Universului. Înțelegerea modului în care gluonii pot forma un condensat ne-ar permite să explorăm noi fațete ale interacțiunilor puternice și să ne aprofundăm cunoștințele despre structura materiei în sine. Dacă este confirmată, ipoteza condensatului gluon ar putea, de asemenea, să răstoarne modelele actuale de fizică a energiei înalte. Predicțiile actuale despre cascadele de particule se bazează în mare parte pe rezultatele obținute la acceleratoare precum Large Hadron Collider (LHC). O revizuire a acestor modele ar putea îmbogăți înțelegerea noastră cu privire la coliziunile cu energie foarte mare, indiferent dacă acestea apar în mod natural în atmosferă sau în laboratoare.
Mai mult, miuonii nu sunt doar un produs secundar al razelor cosmice, ei sunt o fereastră către aceste misterioase proiectile galactice. Cele mai energice raze cosmice, capabile să genereze aceste cascade complexe de particule, au intrigat de zeci de ani. Originea lor, indiferent dacă este legată de supernove, găuri negre sau fenomene încă necunoscute, rămâne incertă. O mai bună înțelegere a miuonilor ar putea oferi indicii cruciale pentru a dezlega acest mister.
În cele din urmă, această descoperire ne amintește de un adevăr fundamental: chiar și în domenii pe care credeam că le-am stăpânit, cum ar fi studiul particulelor subatomice, Universul are încă puterea de a ne surprinde. Miuoni, discreți dar omniprezenți, ar putea foarte bine sa ne ghideze către răspunsuri si noi întrebări despre natura cosmosului nostru.
