V článku, ktorý bol dnes publikovaný v Nature Physics, kolaborácia ALICE píše, že protónové zrážky niekedy ukazujú podobné črty ako zrážky ťažkých jadier. Toto správanie bolo odhalené pozorovaním tzv. podivných hadrónov pri určitých zrážkach protónov, pri ktorých je produkované veľké množstvo častíc. Podivné hadróny sú dobre známe častice ako kaón, Lambda, Xi a Omega, ktoré obsahujú najmenej jeden tzv. podivný kvark. Pozorovaná ‘zvýšená produkcia podivných častíc’ je známym prejavom kvarkovo-gluónovej plazmy – veľmi horúceho a hustého stavu hmoty, ktorý existoval len niekoľko milióntin sekundy po Big Bangu. Táto plazma sa bežne tvorí pri zrážkach ťažkých jadier, ale teraz bol po prvýkrát tento jav jednoznačne pozorovaný v zriedkavých zrážkach protónov, pri ktorých je produkovaných veľa častíc. Tento výsledok bude pravdepodobne výzvou pre existujúce teoretické modely, ktoré nepredpovedajú zvýšenú produkciu podivných častíc v týchto zrážkach.
“Cítime veľké vzrušenie”, povedal Federico Antinori, hovorca kolaborácie ALICE. “Opäť sa veľa dozvedáme o tomto stave hmoty z raného vesmíru. Fakt, že sme dokázali izolovať javy charakterizujúce kvarkovo-gluónovú plazmu v menšom a jednoduchšom systéme, akým sú zrážky dvoch protónov, otvára úplne nový rozmer štúdia vlastností fundamentálneho stavu hmoty, z ktorého sa zrodil náš vesmír.”
Štúdium kvarkovo-gluónovej plazmy umožňuje skúmať vlastnosti silnej interakcie, jednej zo štyroch známych fundamentálnych síl. Zvýšená produkcia podivnosti je prejavom tohto stavu hmoty. Kvarkovo-gluónová plazma je vytvorená pri dostatočne vysokej teplote a hustote energie, kedy obyčajná hmota prejde fázovým prechodom do fázy, v ktorej sa kvarky a gluóny stanú ‘voľnými’ a teda už viac nie sú uväznené v hadrónoch. Takéto podmienky je možné dosiahnuť na LHC zrážaním ťažkých jadier pri vysokej energii. Podivné kvarky sú ťažšie ako kvarky, z ktorých je zložená bežná hmota, a typicky je ťažšie ich vyprodukovať. Toto sa ale zmení v prítomnosti vysokej hustoty energie v kvarkovo-gluónovej plazme, ktorá posilní tvorbu podivných kvarkov vzhľadom na nepodivné kvarky. Tento jav sa teraz pravdepodobne pozoroval aj pri protónových zrážkach.
Nové výsledky ukazujú, že rýchlosť produkcie podivných hadrónov rastie s ‘multiplicitou’ (počtom častíc produkovaných v danej zrážke) rýchlejšie než rýchlosť produkcie iných častíc vytvorených v tej istej zrážke. Kým protóny neobsahujú podivné kvarky, dáta zároveň ukazujú, že čím vyšší je počet podivných kvarkov vo vyprodukovanom hadróne, tým väčší je nárast jeho rýchlosti produkcie. Nebola pozorovaná žiadna závislosť na energii zrážok ani na hmotnosti produkovaných častíc, čo ukazuje, že pozorovaný jav sa týka podivných kvarkov vo vnútri vyprodukovaných častíc. Produkcia podivnosti sa v praxi určuje spočítaním podivných častíc v danej zrážke a vypočítaním pomeru podivných častíc k nepodivným časticiam.
Zvýšená produkcia podivnosti bola navrhnutá ako možný dôsledok formácie kvarkovo-gluónovej plazmy počiatkom 80-tych rokov. Objavená bola v 90-tych rokoch v zrážkach jadier na experimentoch na urýchľovači SPS v CERNe. Ďalším možným dôsledkom kvarkovo-gluónovej plazmy je formácia priestorovej korelácie medzi časticami vo finálnom stave vo forme preferovaného usporiadania v tvare horského hrebeňa. Po tom, čo bol hrebeň pozorovaný v zrážkach ťažkých jadier, bol neskôr objavený aj v protónových zrážkach s vysokou multiplicitou na LHC – prvý znak, že protónové zrážky môžu mať podobné vlastnosti ako zrážky ťažkých jadier. Presnejšie štúdium týchto procesov bude kľúčové pre lepšie pochopenie mikroskopických mechanizmov v kvarkovo-gluónovej plazme a kolektívneho správania častíc v malých systémoch.
Experiment ALICE bol navrhnutý na štúdium zrážok ťažkých jadier. Študuje aj protón-protónové zrážky, ktoré slúžia najmä ako referenčné dáta pre zrážky ťažkých iónov. Dnes publikované merania boli uskutočnené s dátami zo zrážok protónov pri energii 7 TeV z behu 1 na LHC.