Учёные смоделировали раннюю Вселенную и обнаружили её сходство с «кипящим супом»

Сразу после Большой взрыв Вселенная представляла собой крайне плотную и раскалённую субстанцию, напоминающую бурлящий суп. К такому выводу пришли физики в ходе нового эксперимента, результаты которого опубликованы в журнале Physics Letters B.



Исследователи поясняют, что речь идёт о кварк-глюонной плазме — особом состоянии материи, возникшем в первые мгновения существования космоса. Эта первичная среда была невероятно горячей: по оценкам учёных, её температура превышала температуру поверхности Солнца примерно в миллиард раз. Существовала она доли микросекунды, после чего расширилась, остыла и дала начало формированию атомов.

Работа проводилась специалистами из Массачусетский технологический институт совместно с исследователями из ЦЕРН. Учёные воспроизвели столкновения тяжёлых ионов, способные порождать кварк-глюонную плазму, чтобы понять, как она ведёт себя на микроскопическом уровне. Главный вопрос заключался в том, взаимодействуют ли кварки с этой средой как с жидкостью или же рассеиваются хаотично, словно в газе.

Для анализа использовались данные экспериментов на Большой адронный коллайдер, где ядра свинца разгоняются почти до скорости света и сталкиваются друг с другом. Подобные столкновения создают короткоживущие «капли» кварк-глюонной плазмы — вещества, заполнявшего раннюю Вселенную.

Отслеживая движение кварков в этой экстремальной среде, физики пришли к выводу, что плазма ведёт себя как сверхплотная жидкость. По словам физика Йен-Джи Ли, среда настолько вязкая, что способна замедлять кварки и формировать характерные вихри и брызги, подобные тем, что возникают в обычной жидкости. Когда быстрый кварк проходит через плазму, он передаёт ей часть энергии и оставляет за собой след, напоминающий кильватер от моторной лодки.

Чтобы зафиксировать этот эффект, учёным пришлось проанализировать миллиарды столкновений. Обычно кварки рождаются парами с антикварками, что затрудняет наблюдения. Поэтому исследователи сосредоточились на редких событиях, где вместе с кварком возникает Z-бозон — нейтральная частица, не взаимодействующая с плазмой. Именно такая конфигурация позволила впервые чётко увидеть реакцию среды на движение одиночного кварка.

Читайте также: