Znanstveniki razkrili, da je bilo zgodnje Vesolje po Velikem poku kot 'vrela kozmična juha'

Kot navaja ScienceAlert, je bilo Vesolje takoj po Velikem poku preplavljeno s plazmo, ki je dosegala temperature okoli bilijona stopinj. Ta izjemno gosta in vroča snov, imenovana kvark-gluonska plazma, je obstajala le nekaj milijonink sekunde, preden se je ohladila in omogočila nastanek prvih atomov.

Raziskovalci z MIT in CERN so v nedavni študiji uspeli poustvariti pogoje, podobne tistim iz prvih trenutkov Vesolja. S simulacijo trkov težkih ionov so želeli ugotoviti, ali se kvark-gluonska plazma obnaša kot tekočina, ki se ziba, vali in ustvarja vrtince, ali pa kot naključno razpršena množica delcev.

Kot piše ScienceAlert, so znanstveniki analizirali podatke trkov svinčevih jeder, ki so jih v CERN-ovem Velikem hadronskem trkalniku pospešili skoraj do svetlobne hitrosti. Takšni trki ustvarijo curek energijskih delcev, med njimi kvarke, in drobno 'kapljico' kvark-gluonske plazme, enake snovi, ki je prežemala Vesolje v njegovih prvih trenutkih. S posebno analitično metodo so raziskovalci sledili gibanju kvarkov skozi plazmo in kartirali energijo, ki jo je plazma oddajala po trku. Tako so lahko opazovali, kako kvarki izgubljajo hitrost in ustvarjajo valove v tej izjemno vroči snovi.

Fizik YenJie Lee z MIT je za ScienceAlert pojasnil, da je plazma tako gosta, da lahko upočasni kvark in ustvari značilne vrtince, podobne tistim, ki jih za seboj pusti čoln na jezeru. Kvark, ki potuje skozi plazmo, prenese del svoje energije na okolico in za seboj pusti sled, ki se širi kot valovanje. Fizik Krishna Rajagopal z MIT, ki je razvil model za napovedovanje tekočinskih lastnosti kvark-gluonske plazme, je dodal, da je ta pojav podoben premikanju čolna: voda za čolnom se giblje v isti smeri, ker je nanjo prenesel svoj zagon.

Kot navaja ScienceAlert, je zaznavanje teh sledi izjemno zahtevno. Plazma obstaja le za kvadrilijoninko sekunde, v tem času pa nastane na tisoče delcev, ki se med seboj divje prepletajo. Poleg tega kvarki nikoli ne nastanejo sami, običajno se pojavijo skupaj z antikvarki, ki potujejo v nasprotno smer in ustvarjajo dodatne motnje.

Da bi se izognili tej težavi, so raziskovalci namesto parov kvark–antikvark iskali trke, pri katerih nastane kvark in Z bozon. Ta nevtralni delec ne reagira s kvark-gluonsko plazmo in zato ne ustvarja sledi, kar omogoča jasnejše opazovanje vpliva enega samega kvarka. Takšni dogodki so izjemno redki, med 13 milijardami analiziranih trkov jih je bilo le približno 2.000, pri katerih je nastal Z bozon. A prav ti redki primeri so omogočili najčistejši vpogled v obnašanje kvark-gluonske plazme doslej.

Rajagopal je za ScienceAlert poudaril, da gre za 'nedvoumen dokaz', da se kvark-gluonska plazma obnaša kot tekočina, ki se pretaka, valovi in ustvarja vrtince. Kljub temu se razprava med fiziki verjetno še ne bo končala, saj bodo drugi raziskovalci rezultate natančno preverili.

Kot piše ScienceAlert, nova analitična tehnika omogoča raziskovanje podobnih pojavov tudi v drugih vrstah visokoenergijskih trkov. To bi lahko pomagalo razkriti lastnosti ene najbolj skrivnostnih snovi v zgodovini Vesolja. Rajagopal je poudaril, da je v znanosti pogosto ključnega pomena, da material 'zmotimo' in opazujemo, kako se odzove. Prav to počnejo fiziki v trkalnikih delcev, snov razbijejo skoraj pri svetlobni hitrosti in opazujejo, kako se obnaša.

Raziskava tako ponuja izjemno pomemben vpogled v prvinske trenutke Vesolja in potrjuje, da je bila kvark-gluonska plazma resnično vroča, tekoča kozmična juha, iz katere je nastala vsa znana snov.

Vir: ScienceAlert