Physiker haben eine unerwartete Ordnung innerhalb der scheinbar chaotischen Umgebung von Hochenergie-Protonenkollisionen am Large Hadron Collider (LHC) entdeckt, so eine Studie, die am 5. Januar 2026 vom Henryk Niewodniczanski Institut für Kernphysik der Polnischen Akademie der Wissenschaften veröffentlicht wurde. Die Forschung stellt bisherige Annahmen über den Übergang von Quarks und Gluonen in gewöhnliche Teilchen nach einer Kollision in Frage und zeigt, dass die Entropie, oder der Grad der Unordnung, während des gesamten Prozesses konstant bleibt.

Die Ergebnisse stammen von einem verbesserten Kollisionsmodell, das experimentelle Daten des LHC genauer widerspiegelt. Forscher hatten erwartet, dass der Übergang von einem dichten, siedenden Zustand von Quarks und Gluonen zu gewöhnlichen Teilchen die Entropie des Systems verändern würde. Das neue Modell zeigt jedoch, dass die Entropie der wechselwirkenden Quarks und Gluonen nahezu identisch mit der Entropie der Hadronen ist, zusammengesetzter subatomarer Teilchen, die aus der Kollision hervorgehen.

"Dieses unerwartete Ergebnis erweist sich als direkter Fingerabdruck der Quantenmechanik in Aktion", erklärte das Institut in seiner Veröffentlichung. Die konstante Entropie deutet darauf hin, dass die Quantenmechanik bei diesen Hochenergie-Wechselwirkungen eine bedeutendere Rolle spielt als bisher angenommen.

Hochenergie-Protonenkollisionen, wie sie am LHC stattfinden, erzeugen eine extreme Umgebung, in der Quarks und Gluonen, die fundamentalen Bausteine der Materie, kurzzeitig von Protonen befreit werden. Dadurch entsteht ein brodelndes Meer von Teilchen, einschließlich kurzlebiger virtueller Teilchen. Das Verständnis dieses Prozesses ist entscheidend für die Erforschung der fundamentalen Naturkräfte und der Struktur der Materie.

Das verbesserte Kollisionsmodell beinhaltet fortschrittliche Algorithmen und Rechentechniken, um die komplexen Wechselwirkungen innerhalb der Protonenkollisionen zu simulieren. Dies ermöglicht es Physikern, die Daten mit größerer Präzision zu analysieren und subtile Muster zu identifizieren, die zuvor verborgen waren. Die Tatsache, dass das Modell so eng mit den experimentellen Daten übereinstimmt, untermauert die Schlussfolgerung, dass die Entropie unverändert bleibt.

Die Auswirkungen dieser Entdeckung reichen über die Grundlagenphysik hinaus. Das Verständnis der Dynamik von Hochenergie-Kollisionen kann potenziell Fortschritte in anderen Bereichen wie der Materialwissenschaft und der Kernenergie vorantreiben. Die Fähigkeit, diese komplexen Systeme genau zu modellieren, beruht in hohem Maße auf hochentwickelten KI-Algorithmen, die kontinuierlich verfeinert werden, um die Genauigkeit und Effizienz von Simulationen zu verbessern.

Die Forscher planen, das Kollisionsmodell weiter zu verfeinern und die Auswirkungen der konstanten Entropie in anderen Hochenergiephysik-Experimenten zu untersuchen. Sie wollen auch die Rolle der Quantenverschränkung bei der Aufrechterhaltung der Ordnung in diesen chaotischen Umgebungen untersuchen. Die laufende Forschung verspricht, weitere Einblicke in die grundlegenden Gesetze des Universums und die Rolle der Quantenmechanik bei der Gestaltung des Verhaltens von Materie auf ihrer grundlegendsten Ebene zu geben.