Відкриття первісного «супу» Всесвіту: нові свідчення про кварк-глюонну плазму
Одразу після Великого вибуху Всесвіт був «супом» з трильйонною температурою, що містив незмірно щільну плазму. У проривному експерименті дослідники знайшли перші свідчення того, що ця екзотична первісна субстанція дійсно «плавала» та «крутилася» як суп.
Що таке кварк-глюонна плазма?
У наукових термінах цей «клейкий» суп називається кварк-глюонною плазмою (QGP). Це була перша і найгарячіша рідина, яка коли-небудь існувала. Прогнози вказують, що вона була в мільярд разів гарячішою за поверхню Сонця протягом декількох мільйонних часток секунди, перш ніж розширилася, охолонула і злилася в атоми.
Дослідження кварк-глюонної плазми
Згідно з недавнім дослідженням, команда фізиків з MIT та CERN відтворила зіткнення важких іонів, подібні до тих, що створили QGP, щоб дослідити її властивості. Наприклад, коли кварк проходить через плазму, чи відскакує він і розбризкує, як клейка рідина, чи розсіюється випадково, як колекція частинок?
Експериментальні методи
Для цього дослідники проаналізували дані зіткнень між свинцевими частинками, які зіткнулися майже на швидкості світла в Великому адронному колайдері (LHC) CERN. Такі зіткнення виробляють «сплески» енергійних частинок, таких як кварки, а також краплю QGP, яка пронизала молодий Всесвіт.
Висновки дослідження
Фізики змогли простежити рух кварків через QGP та картографувати енергію QGP після цих зіткнень. «Тепер ми бачимо, що плазма надзвичайно щільна, що дозволяє їй сповільнювати кварк і створювати сплески та закручування, як рідина. Отже, кварк-глюонна плазма дійсно є первісним супом», — говорить фізик Єн-Джі Лі з MIT.
Порівняння: Рух кварків у QGP
| Ситуація | Опис |
|---|---|
| Кварки в плазмі | Переміщуються, сповільнюючи свою швидкість та створюючи «слід», подібно до того, як човен залишає за собою слід у воді. |
| Кварки та анти-кварки | Зазвичай формуються разом; обоє відлітають у протилежних напрямках, створюючи ускладнення для виявлення. |
| Кварк і Z бозон | Створюють рідкісні зіткнення, де Z бозон не взаємодіє з QGP, що дозволяє аналізувати слід кварка. |
Подальші дослідження
Ця нова техніка пропонує основу для вивчення подібних процесів в інших видах високоенергетичних зіткнень, можливо, проливаючи світло на одну з найзагадковіших субстанцій в історії Всесвіту. «У багатьох інших областях науки ви дізнаєтеся про властивості матеріалу, заважаючи йому в якийсь спосіб та вимірюючи, як порушення поширюється і розсіюється», — каже Раджагопал.
Це частина того, що робить фізику цікавою — якщо ви не впевнені, як щось працює, просто зіткніть це майже на швидкості світла.
Це дослідження опубліковане в журналі Physics Letters B.
“`