Vědci definitivně potvrdili, že vesmír se ve svých nejranějších okamžicích choval jako neuvěřitelně horká, hustá tekutina – polévka základních částic známých jako kvark-gluonové plazma (QGP). Tento průlom, dosažený díky vysokoenergetickým srážkám ve Velkém hadronovém urychlovači (LHC) v CERN, poskytuje dosud nejpřesvědčivější důkaz o tekutosti hmoty bezprostředně po velkém třesku.
První kapalina vesmíru
Bezprostředně po velkém třesku existoval vesmír ve stavu hmoty, který jsme nikdy přímo nepozorovali kromě laboratorních simulací: QGP. Tato exotická látka, žhavější než miliarda sluncí, byla nejen horká, ale chovala se jako kapalina a vzdorovala proudění jako med, spíše než jako plyn.
Tento objev je důležitý, protože potvrzuje teoretické modely raného vesmíru a pomáhá nám pochopit, jak základní síly vznikly z tohoto chaotického stavu. O existenci QGP jako kapaliny se diskutovalo léta; Fyzici mají nyní jasné experimentální důkazy.
Obnovení velkého třesku při srážkách
Vědci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) a CERN obnovili podmínky podobné těm, které existovaly těsně po velkém třesku, tím, že do sebe navzájem rozbíjeli těžké ionty (částice olova) rychlostí blízkou rychlosti světla. Tyto srážky generují teploty dostatečně vysoké na to, aby krátce vytvořily QGP, které se pak rozpadají na známější částice.
Klíčovou inovací byla nová metoda pro analýzu chování kvarků uvnitř tohoto plazmatu. Místo hledání párů kvark-antikvark (které vytvářejí propletené stopy) se vědci zaměřili na vzácné srážky, které produkují kvark spolu s neutrálním Z bosonem. Boson Z neinteraguje s plazmou, což umožňuje výzkumníkům izolovat stopu, kterou kvark zanechal.
“Vlna” odhaluje tekutost
Výsledky byly jasné: kvarky pohybující se QGP se zpomalují a vytvářejí poruchy podobné pohybu lodi na vodě. To potvrzuje, že plazma není jen soubor částic, ale koherentní tekutina schopná odolávat pohybu a přenášet energii. Jak říká fyzik Yeon-Jie Lee: “Nyní vidíme, že plazma je neuvěřitelně hustá, natolik, že dokáže zpomalit kvark a produkovat šplouchání a víření jako kapalina. Takže kvark-gluonové plazma je opravdu prvotní polévka.”
Proč je to důležité
Pochopení chování CGP je zásadní z několika důvodů:
- Fyzika raného vesmíru: Prvním milisekundám vesmíru dominovala QGP. Poznání jeho vlastností otevírá pochopení vzniku hmoty, jak ji známe.
- Základní síly: Způsob, jakým se QGP chová, napovídá, jak silná jaderná síla, která spojuje kvarky, funguje při extrémních teplotách a hustotách.
- Výzkum budoucnosti: Experimentální metody vyvinuté v této studii lze použít ke studiu dalších vysokoenergetických kolizí a exotických stavů hmoty.
„V mnoha jiných oblastech vědy, abyste se dozvěděli o vlastnostech materiálu, musíte jej nějak narušit a pak měřit, jak se toto narušení šíří a rozptyluje,“ vysvětluje fyzik Krishna Rajagopal.
Tento experiment nejen potvrzuje teorii; poskytuje nový způsob, jak prozkoumat nejextrémnější prostředí ve vesmíru. Potvrzení, že raný vesmír byl skutečně horkou, bublající polévkou částic, otevírá vzrušující nové možnosti pro pochopení původu všeho.
