3. Malý třesk
Již v 50. letech 20. století se na prvních urychlovačích podařilo vytvořit látku ve stavu, v jakém byla ve vesmíru pouhých několik sekund po jeho vzniku. Otevřely se zcela nové možnosti pro výzkum počátku vesmíru přímo tady na Zemi, v našich laboratořích. Fyzika elementárních částic za extrémních energií se stala příbuznou kosmologie.
Od konce 60. let víme, že neutrony a protony jsou složené. V každé částici jádra sídlí tři kvarky a mezi nimi kolotají gluony – polní částice, za pomoci kterých drží kvarky v neutronu nebo protonu pohromadě. Jejich název je odvozen z anglického slova glue, což znamená lepidlo nebo pojivo.
V nejranějším vesmíru byly kvarky a gluony volné, tomuto zvláštnímu stavu látky říkáme kvarkové gluonové plazma. Jde o jakousi zárodečnou polévku, ze které se v čase pouhých 10 mikrosekund po vzniku světa začaly tvořit první neutrony, protony a další složené částice, které ve vesmíru potkáváme dnes.
V roce 2000 se v Evropském středisku jaderného výzkumu CERN podařilo kvarkové-gluonové plazma poprvé vytvořit uměle. Vědci urychlili na superprotonovém synchrotronu jádro olova a nastřelili ho na jiné jádro. Za teploty stotisíckrát vyšší než v centru Slunce a hustoty dvacetkrát vyšší než v atomovém jádře se podařilo na kratičký okamžik „rozmělnit“ samotné částice atomového jádra, tedy protony a neutrony. Lidstvo se poprvé přiblížilo k unikátním podmínkám, které panovaly na samém počátku vesmíru. Experimentům se proto začalo říkat Malý třesk.
V CERNu se po roce 2000 začal stavět největší urychlovač světa, říkáme mu Velký hadronový kolider. Experimenty se proto musely přestěhovat do Spojených států na urychlovač RHIC v Brookhavenské národní laboratoři. Je umístěn na ostrově Long Island v blízkosti New Yorku. V průběhu desetiletého výzkumu se studovaly vlastnosti nově objevené vesmírné pralátky. Ukázalo se například, že se chová spíše jako prapodivná kapalina a příliš nepřipomíná plyn, jak jsme si dříve mysleli.
V roce 2009 byl v CERNu konečně po mnoha odkladech dostaven Velký hadronový kolider. Jeho obvod je neuvěřitelných 27 kilometrů. V kolideru se po většinu roku sledují srážky protonů. Astronomové se ale vždy těší na poslední měsíc v roce. Ten je totiž věnován srážkám jader těžkých iontů, které vedou na vznik vesmírné pralátky – kvarkového-gluonového plazmatu. Specializovaným detektorem pro sledování těchto srážek je detektor ALICE. Dne 7. listopadu 2010 se zde srazila první dvě jádra olova s energií dokonce vyšší než na americkém urychlovači RHIC, o kterém jsme si vyprávěli.
Výzkum kvarkového-gluonového plazmatu se konečně po mnoha letech navrátil tam, kde započal, jen na jiný, výkonnější urychlovač. A my se dnes můžeme těšit na další výzkum tohoto unikátního skupenství látky, z níž kdysi vzniknul krásný svět kolem nás.