Вчені остаточно підтвердили, що всесвіт у свої ранні моменти поводився як неймовірно гаряча, щільна рідина – “суп” з фундаментальних частинок, відомих як кварк-глюонна плазма (КГП). Цей прорив, досягнутий внаслідок високоенергетичних зіткнень у Великому адронному колайдері (БАК) у ЦЕРНі, надає найпереконливіші докази плинності матерії відразу після Великого вибуху.
Перша Рідина Всесвіту
Відразу після Великого вибуху всесвіт існував у стані матерії, який ми ніколи не спостерігали безпосередньо, крім лабораторних симуляцій: КДП. Ця екзотична речовина, гаряча за мільярд сонців, була не просто гарячою, а й поводилася як рідина, опираючись течії, як мед, а не як газ.
Це відкриття є важливим, оскільки воно підтверджує теоретичні моделі раннього всесвіту і допомагає нам зрозуміти, як фундаментальні сили виникли з цього хаотичного стану. Існування КДП як рідини обговорювалося роками; тепер фізики мають чіткі експериментальні докази.
Відтворення Великого Вибуху у Зіткненнях
Дослідники з Массачусетського технологічного інституту (MIT) та ЦЕРН відтворили умови, аналогічні тим, що існували відразу після Великого вибуху, зіштовхнувши важкі іони (свинцеві частки) один з одним на швидкостях, близьких до швидкості світла. Ці зіткнення генерують температури, досить високі для короткочасного формування КГП, яке потім розпадається більш знайомі частинки.
Ключовою інновацією став новий метод аналізу поведінки кварків усередині цієї плазми. Замість пошуку кварк-антикваркових пар (які створюють заплутані сліди), вчені зосередилися на рідкісних зіткненнях, що виробляють кварк разом із нейтральним Z-бозоном. Z-бозон не взаємодіє із плазмою, дозволяючи дослідникам ізолювати слід, залишений кварком.
“Хвиля” Розкриває Плинність
Результати були однозначними: кварки, рухаючись крізь КГП, сповільнюються та створюють обурення, подібні до руху човна по воді. Це підтверджує, що плазма – це не просто набір частинок, а зв’язкова рідина, здатна чинити опір руху і передавати енергію. Як каже фізик Ен-Джі Лі: «Тепер ми бачимо, що плазма неймовірно щільна, настільки, що вона здатна уповільнити кварк і виробляти сплески та завихрення, як рідина. Отже, кварк-глюонна плазма справді є первісним супом».
Чому це важливо
Розуміння поведінки КДП має вирішальне значення з кількох причин:
- Фізика Раннього Всесвіту: Перші мілісекунди всесвіту були доміновані КГП. Знання її властивостей відкриває розуміння формування матерії, як ми знаємо.
Фундаментальні Сили: Те, як поводиться КГП, дає підказки про те, як сильна ядерна взаємодія, що зв’язує кварки разом, працює при екстремальних температурах і щільності. - ** Майбутні дослідження: ** Експериментальні методи, розроблені в цьому дослідженні, можуть бути застосовані для вивчення інших високоенергетичних зіткнень та екзотичних станів матерії.
“У багатьох інших галузях науки, щоб дізнатися про властивості матеріалу, ви повинні якось порушити його, а потім виміряти, як поширюється та розсіюється це порушення”, – пояснює фізик Крішна Раджагопал.
Цей експеримент як підтверджує теорію; він надає новий спосіб дослідження найекстремальніших середовищ у всесвіті. Підтвердження того, що ранній всесвіт дійсно був гарячим, вируючим супом з частинок, відкриває захоплюючі нові можливості для розуміння всього походження.
