Mwisho wa Enzi: Kifaa Pekee cha Kugonganisha Chembe cha Marekani Chafungwa – Hivyo Kipya Chaweza Kuinuka

Marekani - Shirika la Habari la Ekhbary

Mwisho wa Enzi: Kifaa Pekee cha Kugonganisha Chembe cha Marekani Chafungwa – Hivyo Kipya Chaweza Kuinuka

Baada ya zaidi ya robo karne ya utafiti wa upainia ambao ulifafanua upya uelewa wetu wa maada na ulimwengu wa mapema, Kifaa cha Kugonganisha Ioni Nzito Kinachohusiana na Ubadilishaji (RHIC) katika Maabara ya Kitaifa ya Brookhaven huko Upton, New York, kimesitisha rasmi shughuli zake. Kufungwa kwake mnamo Februari 6 kunaashiria mwisho wa sura ya ajabu katika fizikia ya chembe ya Marekani, kwani RHIC ilikuwa kifaa cha mwisho cha kugonganisha chembe cha aina yake kinachofanya kazi nchini Marekani. Hata hivyo, hitimisho hili si la mwisho, bali ni mabadiliko ya kimkakati, yanayofungua njia kwa Kifaa cha Kugonganisha Elektroni-Ioni (EIC) chenye matarajio makubwa, kinachotarajiwa kuanza enzi yake ya ugunduzi katikati ya miaka ya 2030.

RHIC, mara nyingi ikitamkwa kwa upendo “Rick,” ilikuwa maajabu ya uhandisi na juhudi za kisayansi. Kwa miaka 25, pete zake mbili ziliharakisha protoni na nyuklia za atomiki hadi karibu na kasi ya mwanga, zikipanga migongano ya ana kwa ana ambayo kwa muda mfupi ilirejesha hali sawa na zile zilizotokea mara tu baada ya Big Bang. Mazingira haya mabaya yaliwaruhusu wanasayansi kuchunguza siri za hali ya asili ya ulimwengu. Mwanafizikia Alex Jentsch alielezea hisia za uchungu na utamu zilizozunguka kufungwa, akibainisha kuwa ilihitaji aina isiyoeleweka ya kutambua: “Ama sherehekea au huzunike, mojawapo ya hizo mbili.” Hakika, kuna mengi ya kusherehekea katika urithi wa RHIC.

Moja ya mafanikio makubwa ya RHIC, yaliyofichuliwa mapema miaka ya 2000, ilikuwa ugunduzi na tabia ya kina ya plasma ya quark-gluon (QGP). Hali hii ya kigeni ya maada, “supu ya kale” ya quark na gluon, ilikuwepo kwa mikrosekundi chache tu baada ya Big Bang kabla ya kupoa na kuunda protoni, neutroni, na hatimaye maada yote tunayoiona leo. Wanasayansi awali walidhani kuwa QGP ingejiendesha kama gesi ya chembe zinazoelea bure. Hata hivyo, katika ufunuo wa kisayansi wa kushangaza, majaribio ya RHIC yalionyesha kuwa QGP ilikuwa, kwa kweli, kimiminika karibu kamili, ikionyesha mnato mdogo sana na ikitiririka bila upinzani wowote. Kama mwanafizikia wa Brookhaven Abhay Deshpande alivyosema kwa ufasaha: “Ina tabia tofauti sana… Inapenda kutiririka.” Sifa hii isiyotarajiwa ilibadilisha kimsingi uelewa wetu wa jinsi maada inavyofanya kazi katika hali mbaya.

Zaidi ya plasma ya quark-gluon, RHIC pia iliboresha sana ujuzi wetu kuhusu protoni yenyewe. Kwa kugonganisha protoni, kituo hicho kilielezea kwa makini chembe hizi za subatomiki, ikifichua ulimwengu wa ndani wenye nguvu na tata wa vipengele hivi vilivyoenea vya maada. Tofauti na maelezo rahisi ya vitabu vya kiada vya protoni kama tufe imara za chaji chanya, kazi ya RHIC, ikijengwa juu ya miongo kadhaa ya fizikia ya chembe, ilisisitiza uelewa kwamba protoni ni mifumo tata ya quark na gluon, zinazochemka kila mara na shughuli za kimitambo za quantum. Chembe hizi za msingi, zinazofungwa na nguvu ya nyuklia yenye nguvu sana, kwa kawaida haziwezi kutenganishwa, dhana ambayo mwanafizikia wa Brookhaven Abhay Deshpande aliisisitiza akisema, "Sheria za asili zinawazuia kuwa peke yao," isipokuwa wakati wa kuwepo kwa muda mfupi kwa plasma ya quark-gluon.

Kufungwa kwa RHIC kunaashiria wakati muhimu, kwani ilikuwa kifaa pekee cha kugonganisha chembe nchini Marekani chenye uwezo wa kuelekeza mihimili miwili ya chembe kwenye migongano ya ana kwa ana – uwezo unaotofautisha vifaa vya kugonganisha na vichapuzi vya chembe rahisi. Mtangulizi wake, Tevatron huko Fermilab, ulifungwa mwaka 2011. Hata hivyo, jumuiya ya wanasayansi inaangalia mbele kwa matumaini. Kifaa cha Kugonganisha Elektroni-Ioni (EIC) kinachokuja kimeundwa kujengwa moja kwa moja juu ya msingi wa RHIC, kikipatumia miundombinu yake mingi iliyopo na kuchukua handaki lile lile lenye urefu wa kilomita 3.8 lililoko ndani ya misitu ya misonobari ya Long Island.

EIC inaahidi kufungua mipaka mipya katika fizikia kwa kugonganisha elektroni na protoni au nyuklia za atomiki. Njia hii itawawezesha wanasayansi kuunda "upigaji picha wa 3D usio na kifani wa protoni, kwa utukufu wake kamili," kama ilivyoelezwa na mwanafizikia wa Brookhaven Elke-Caroline Aschenauer. Watafiti wanatarajia kupata ufahamu wa kina juu ya muundo wa ndani wa protoni, na hata kugundua matukio magumu kama vile "condensate ya kioo cha rangi" inayofikiriwa kuwepo ndani ya protoni. Mwanafizikia wa vichapuzi Wolfram Fischer alirudia shauku iliyoenea, akisema, "Hapo ndipo mustakabali ulipo, na tunatumai utakuwa wa kuvutia vile vile."

Kwa wengi, ikiwa ni pamoja na wanasayansi waliolelewa karibu na Brookhaven na waliohamasishwa na kazi yake, mabadiliko haya yanaashiria mageuzi endelevu ya uchunguzi wa kisayansi. Wakati wa "kidonge chekundu" wa kutambua kwamba protoni hazikuwa rahisi, bali ni ulimwengu tata wa quark na gluon, unaendesha harakati zisizo na kikomo za uelewa wa kina. RHIC inapohitimisha safari yake mashuhuri, urithi wake wa uvumbuzi wa kushangaza bila shaka utachochea kizazi kijacho cha wanafizikia na utafiti wa msingi unaotarajiwa kuibuka kutoka Kifaa cha Kugonganisha Elektroni-Ioni, kuhakikisha Amerika inabaki mstari wa mbele katika uchunguzi wa fizikia ya msingi.

Shirika la Habari la Ekhbary