RW Space

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.