После Большого взрыва Вселенная была жидкой — исследования МИТ и CERN

Физики смоделировали состояние Вселенной сразу после Большого взрыва и обнаружили, что первичная материя вела себя как жидкость. Речь идет о кварково-глюонной плазме — сверхплотное и сверхгорячее состояние вещества. Результаты получили после анализа миллиардов столкновений в Большом адронном коллайдере, передает ScienceAlert.

Сразу после Большого взрыва Вселенная была заполнена так называемой кварково-глюонной плазмой (QGP) — сверхплотной "жидкостью", существовавшей доли секунды. По оценкам, ее температура была в миллиард раз выше температуры поверхности Солнца, после чего она расширилась, остыла и впоследствии сформировала атомы.

Команда физиков из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT) и Европейской организации по ядерным исследованиям (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN) воссоздала столкновения тяжелых ионов, подобные тем, что создавали QGP в ранней Вселенной. Они проанализировали данные столкновений частиц свинца, разогнанных почти до скорости света в Большом адронном коллайдере.

ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ

Астрономы создали самую подробную карту темной материи во Вселенной

Такие столкновения порождают энергетические частицы, в частности кварки, а также кратковременные "капли" кварково-глюонной плазмы. Исследователи проследили, как кварки движутся сквозь эту плазму и как она реагирует на их энергию. Результаты исследования ученые опубликовали в журнале Physics Letters B.

"Теперь мы видим, что плазма невероятно плотная, такая, что она способна замедлить кварк, и производить брызги и завитки, как жидкость. Итак, кварк-глюонная плазма действительно является первичным супом", — объяснил физик Ен-Джи Ли из Массачусетского технологического института.

Когда кварки проходят сквозь QGP, они тормозят и возмущают среду, оставляя след, как моторная лодка на воде. Физик из Массачусетского технологического института Кришна Раджагопал приводит простую аналогию: так же как катер передает импульс озеру, заставляя воду двигаться за ним, кварки создают "волны" в сверхгорячей плазме.

ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ

Доказывает теорию Большого взрыва: JWST зафиксировал галактику без металлов

Обнаружить этот эффект было сложно, ведь плазма существует лишь квадриллионную долю секунды, а столкновения сопровождаются тысячами взаимодействующих частиц. К тому же кварки обычно рождаются в паре с антикварками и разлетаются в противоположных направлениях, усложняя анализ.

Поэтому вместо поиска пар кварк-антикварк исследователи сосредоточились на редких событиях, когда вместе с кварком образуется Z-бозон. Поскольку эта нейтральная частица не взаимодействует с QGP, она позволяет точнее измерить след, созданный одним кварком.

Из 13 миллиардов проанализированных столкновений только около 2000 привели к образованию Z-бозона. Однако именно эти случаи позволили подтвердить, что плазма реагирует как жидкость — плещется и закручивается после прохождения кварка.

ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ

От Млечного Пути «убегают» все галактики, кроме одной: ученые объяснили, почему

Раджагопал назвал полученные данные "окончательным, безошибочным доказательством" жидкостного поведения QGP, хотя признал, что дискуссия о природе этой материи будет продолжаться. По его словам, новая методика может стать основой для исследования других высокоэнергетических процессов и поможет лучше понять одну из самых загадочных форм вещества в истории Вселенной.

"Во многих других областях науки способ, которым вы узнаете о свойствах материала, заключается в том, чтобы каким-то образом возбудить его и измерить, как возбуждение распространяется и рассеивается", — подытожил Раджагопал.

Ранее астрономы провели масштабную "перепись" обычной материи Вселенной и выяснили, что она преимущественно скрывается в пространстве между галактиками. Это исследование подтвердило теорию Большого взрыва, показав, что на звезды и планеты приходится менее 10% барионного вещества, тогда как более 76% рассеяно в межгалактической среде.