Όταν τα πρωτόνια συγκρούονται
Ο ισχυρός επιταχυντής LHC επιταχύνει και καθοδηγεί δισεκατομμύρια πρωτόνια σε σύγκρουση με άλλα δισεκατομμύρια πρωτόνια. Σκοπός είναι οι απαντήσεις σε θεμελιακά ερωτήματα που οδηγούν στην κατανόηση της Φύσης. Αλλά τι ακριβώς συμβαίνει όταν τα πρωτόνια συγκρούονται;
Τα πρωτόνια αποτελούνται από κουάρκ που συγκρατιούνται από γκλουόνια και στις μετωπικές συγκρούσεις πρωτονίων αυτά ακριβώς που συγκρούονται είναι τα κουάρκ και τα γκλουόνια.
Η εικόνα παρακάτω δείχνει δύο πρωτόνια λίγο πριν τη σύγκρουση. Μέσα στο πρωτόνιο βλέπεις την λεγόμενη "θάλασσα" των κουάρκ και των γκλουονίων. Γιατί τόσα πολλά; Δεν έμαθες ότι το πρωτόνιο αποτελείται από 3 κουάρκ; Σωστά, λέμε ότι το πρωτόνιο αποτελείται από 3 κουάρκ "σθένους", αλλά επιπλέον υπάρχει μια ολόκληρη "θάλασσα" από εν δυνάμει (δυνητικά) ζεύγη κουάρκ-αντικουάρκ που προέρχονται από τα γκλουόνια.
Ποιο λοιπόν είναι το αποτέλεσμα μιας τέτοιας σύγκρουσης;
Όταν τα πρωτόνια συγκρούονται σε τόσες μεγάλες ενέργειες σαν αυτές του LHC, προκαλείται ένας καταιγισμός από πολλά σωματίδια, όπως αυτά που συγκροτούν την συνηθισμένη ύλη αλλά και άλλα που υπήρξαν μόνο λίγο μετά την Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang).
Τα νέα σωματίδια είναι συνήθως πολύ βαρύτερα από τα αρχικά συγκρουόμενα σωματίδια, χάρη στην σχέση E=mc2. Για να το πούμε απλούστερα: όλη η ενέργεια της σύγκρουσης μπορεί να εμφανιστεί ως μάζα! Δηλαδή, στις συγκρούσεις πρωτονίων όλα μπορούν να συμβούν, όπου βέβαια ορισμένες θεμελιώδεις αρχές γίνονται σεβαστές, όπως η διατήρηση ενέργειας και ορμής.