Fizicienii au recreat condițiile din prima milisecundă a Universului și au descoperit noi detalii despre materia primordială.
Experimentele realizate la Marele Accelerator de Hadroni (LHC) de la CERN arată că plasma Universului timpuriu s-a comportat mai degrabă ca un lichid decât un gaz, scrie LiveScience.
Rezultatele oferă informații rare despre plasma quarc-gluon, starea materiei care a umplut cosmosul la câteva microsecunde după Big Bang.
Reproducerea plasmei primordiale în laborator
În interiorul Marelui Accelerator de Hadroni, nuclee atomice grele se ciocnesc la viteze apropiate de cea a luminii.
Aceste coliziuni extreme generează pentru scurt timp plasmă quarc-gluon la temperaturi de trilioane de grade.
În această stare, protonii și neutronii se „topesc” în quarcuri și gluoni liberi. Cercetătorii descriu plasma ca pe un lichid ultrafierbinte, nu ca pe un simplu nor de particule.
Picăturile de plasmă sunt incredibil de mici și dispar aproape instantaneu. Totuși, în acel interval infim, particulele curg colectiv în modele măsurabile. Oamenii de știință încearcă să înțeleagă modul în care quarcurile energice se deplasează prin acest mediu exotic.
Urmărirea „urmei” unui quarc cu ajutorul bosonilor Z
Colaborarea CMS s-a concentrat pe quarcuri de energie înaltă produse împreună cu bosoni Z. Aceștia interacționează slab cu plasma și părăsesc zona coliziunii fără a fi distorsionați. Acest lucru le permite cercetătorilor să îi folosească drept repere clare pentru direcția inițială a quarc-ului.
Pe măsură ce un quarc traversează plasma, teoria sugerează că lasă în urmă o undă sau o „trezire”. Asemenea unei bărci care taie apa, acesta transferă energie și impuls mediului. Cercetătorii au căutat o scădere subtilă a producției de particule în spatele traiectoriei quarc-ului.
Un semnal minuscul cu implicații majore
Echipa a detectat o reducere de sub un procent a densității particulelor în spatele quarc-ului. Deși extrem de mică, această scădere corespunde predicțiilor teoretice privind comportamentul plasmei. Este prima observație clară a acestui efect în evenimentele de coliziune marcate de bosoni Z.
Forma și adâncimea scăderii oferă indicii despre vâscozitatea plasmei. Dacă mediul se comportă ca un lichid dens, perturbările persistă mai mult timp. Aceste date ajută la modelarea proprietăților fizice ale materiei cosmice timpurii.
O privire asupra primelor momente ale Universului
Universul timpuriu era opac și nu poate fi observat direct prin telescoape. Coliziunile de ioni grei oferă o recreare în miniatură a acelei epoci primordiale. Cercetătorii afirmă că descoperirea deschide noi direcții pentru studierea forței nucleare tari.
Cu mai multe date, oamenii de știință speră să rafineze măsurătorile privind comportamentul plasmei quarc-gluon.