Первоначальное состояние материи нашей Вселенной было похоже на океан совершенной жидкости
Сталкивая частицы свинца со скоростью 99,9999991 процента от скорости света, ученые воссоздали первое вещество, появившееся после Большого взрыва.
Первобытный тип материи, известен как кварк — глюонная плазма. Она существовала всего долю секунды, но впервые ученые смогли исследовать характеристики жидкости — обнаружив, что она имеет меньшее сопротивление потоку, чем любое другое известное вещество — и определить, как она эволюционировала в первые моменты в молодой Вселенной.
«Это [исследование] показывает нам эволюцию плазмы и в конечном итоге мы сможем предположить, как ранняя Вселенная развивалась в первую микросекунду после Большого взрыва», — сказал соавтор Ю Чжоу, доцент Института Нильса Бора при университете. Копенгагена в Дании.
После Большого Взрыва Вселенная считалась «супом энергии», прежде чем она быстро расширилась в течение периода инфляция, что позволило Вселенной достаточно остыть для образования материи.
Первыми возникшими сущностями были кварки — элементарные частицы, и глюоны, несущие в себе сильную силу, склеивающую кварки.
По мере дальнейшего охлаждения Вселенной эти частицы образовывали субатомные частицы, называемые адронами, некоторые из которых мы знаем как протоны и нейтроны.
Разбивая тяжелые атомные ядра, ученые могли создать крошечный огненный шар, который эффективно плавит частицы до их изначальных форм за долю секунды.
Исследователи предполагают, что они впервые создали кварк — глюонную плазму в 2000 году, но последнее исследование, опубликованное 11 мая 2021 года в журнале Physics Letters B, было первым случаем, когда они смогли детально исследовать характеристики ее жидкой природы.
Поскольку плазма существовала всего 10-23 секунд, ученые использовали новое компьютерное моделирование вместе с данными, полученными с помощью прибора под названием ALICE — сокращенно от эксперимента с большим ионным коллайдером — в ускорителе, чтобы выяснить свойства вещества и как оно могло измениться между моментом его образования и моментом его конденсации в адроны.
Они обнаружили, что кварк-глюонная плазма была идеальной жидкостью, а это означает, что она почти не имела вязкости или сопротивления потоку, а также со временем меняла форму, в отличие от других форм материи.
Эта информация поможет ученым понять, какой была Вселенная в первые моменты ее зарождения после Большого взрыва.
Дополнительные исследования раскроют нам, как кварки и глюоны организованы в протоны и нейтроны, и «потенциально связаны с более ранней стадией [называемой] квантовой инфляцией в модели Большого взрыва», — сказал Чжоу.
Статья опубликована Live Science.
