Ученим вдалося створити середовище, яке дало змогу побачити, яким був стан Всесвіту в перші миті після Великого вибуху.
Фізики зіштовхували важкі ядра атомів на Великому адронному колайдері і виявили слід, залишений кварком у плазмі з температурою в трильйон градусів Цельсія. Цей експеримент показав, що первинна плазма Всесвіту могла бути більш “рідкою”, ніж передбачалося. Результати експерименту дали рідкісну можливість отримати уявлення про стан Всесвіту в перші секунди після Великого вибуху. Дослідження опубліковано в журналі Physics Letters B, пише Фокус з посиланням на Live Science.
Коли важкі ядра атомів стикаються майже зі швидкістю світла всередині Великого адронного колайдера, вони за короткий час перетворюються на кварк-глюоонну плазму. Кварки та глюони — це фундаментальні частинки, які є основою матерії у Всесвіті. У стані кварк-глюонної плазми кварки і глюони можуть переміщатися за межі ядер атомів і поводяться скоріше, як рідина, кажуть фізики. Вважається, що ранній Всесвіт, незабаром після Великого вибуху, був заповнений кварк-глюонною плазмою, перш ніж з’явилися протони, нейтрони і, в кінцевому підсумку, атоми.
Під час зіткнення ядер атомів утворюється дуже маленька крапля кварк-глюонної плазми, яка приблизно в 10 000 разів менша за атом, і вона зникає майже миттєво. Але всередині цієї краплі кварки і глюони, які є переносниками сильної взаємодії (однієї з чотирьох фундаментальних сил природи; вона утримує ядра атомів разом), рухаються колективно, нагадуючи скоріше дуже гарячу рідину, ніж газ із частинок, кажуть фізики.
Фізики хочуть зрозуміти, як енергетичні частинки взаємодіють із цим дивним середовищем. Наприклад, як високоенергетичний кварк буде переміщатися в цій гарячій рідині?
Теорія передбачає, що кварк залишатиме за собою помітний слід у плазмі, подібно до того, як човен розсікає воду. Але виявити цей слід дуже складно.
Фізики зіштовхували важкі ядра атомів на Великому адронному колайдері і виявили слід, залишений кварком у плазмі з температурою в трильйон градусів Цельсія. Цей експеримент показав, що первинна плазма Всесвіту могла бути більш “рідкою”, ніж передбачалося.Фото: CERN
Щоб його знайти, фізики використовували частинку Z-бозон, яка є переносником слабкої взаємодії, що відповідає за розпад атомів і субатомних частинок. За певних зіткнень Z-бозон і високоенергетичний кварк утворюються разом, відштовхуючись у протилежних напрямках. На відміну від кварків і глюонів, Z-бозони практично не взаємодіють із плазмою. Вони залишають зону зіткнення неушкодженими, надаючи чіткий індикатор первісного напрямку та енергії кварка.
У підсумку фізики виявили ледве вловимий слід у первинній плазмі, що дало можливість краще зрозуміти її властивості. Учені дійшли висновку, що в перші секунди після Великого вибуху плазма могла бути більш “рідкою”, ніж передбачалося.
Це дуже важливе відкриття, адже навіть найкращі телескопи не можуть побачити, що відбувалося на самому початку життя Всесвіту, адже він у перші сотні тисяч років не був прозорим для світла.