Vědci z CERNu pracující s Velkým hadronovým urychlovačem (LHC) potvrdili, že nejranější stav vesmíru – bilionové plazma kvarků a gluonů – se choval jako kapalina, což podporuje myšlenku, že raný vesmír byl doslova „prvotní polévkou“. Tento objev poskytuje klíčový důkaz pro pochopení podmínek, které existovaly bezprostředně po velkém třesku, kdy se poprvé vytvořily základní částice.
Rekonstrukce raného vesmíru
Kvark-gluonové plazma (QGP), stav hmoty, který existoval jen zlomky miliontiny sekundy po zrození vesmíru, se nyní uměle obnovuje srážkou těžkých iontů olova rychlostí blízkou rychlosti světla uvnitř LHC. Za těchto extrémních podmínek se uvolňují kvarky a gluony, běžně uvězněné uvnitř protonů a neutronů, a dočasně napodobují prostředí raného vesmíru.
Výzkumníci z MIT pomocí detektoru Compact Muon Solenoid (CMS) na LHC pozorovali, že částice pohybující se tímto QGP vytvářejí „vlny“ podobné těm, které vytváří loď, která se prodírá vodou. Toto chování dokazuje, že plazma reaguje na pohybující se částice jako tekutina, spíše než jako jednotlivé, náhodně létající částice. Tato soudržnost jej definuje jako kapalinu.
“Hybridní model” potvrzen
Výsledky podporují QGP “hybridní model”, který předpovídal tuto reakci podobnou kapalině. Předchozí experimenty měly potíže s detekcí těchto vln, protože opačně nabité kvarky vzájemně maskovaly své účinky. Tým MIT vyvinul novou metodu, která přesunula zaměření od párů kvarků k analýze interakce mezi kvarky a neutrálními Z bosony. Z bosony mají minimální dopad na okolní plazmu, což umožňuje výzkumníkům izolovat a pozorovat vlny produkované výhradně kvarky.
Po analýze 13 miliard kolizí na LHC tým identifikoval více než 2000 případů, kdy kvark zanechal zřetelný vlnový podpis konzistentní s dynamikou tekutin. Tyto důkazy potvrzují, že QGP není jen kapalina, ale skutečná kapalina schopná zpomalit pohybující se částice a vytvářet vlnky.
Důsledky pro kosmologii
Tento objev je významný, protože potvrzuje teoretické modely raného vesmíru a poskytuje pohled na formování hmoty. KGP byla nejen první kapalina, ale také nejžhavější – v bilionech stupňů. Skutečnost, že se jedná o téměř dokonalou kapalinu, znamená, že její složky k sobě plynule proudily, bez tření.
„Je to poprvé, co máme přímý důkaz, že kvark při svém pohybu skutečně táhne s sebou více plazmatu,“ řekl Yong-Jie Lee, člen týmu MIT. “To nám umožní studovat vlastnosti a chování této exotické kapaliny s nebývalou přesností.”
Schopnost studovat tuto prvotní polévku nám umožní upřesnit naše chápání nejranějších okamžiků vesmíru a podmínek, které daly vzniknout hmotě, kterou dnes vidíme.
