„Супа“ от ранната Вселена, приготвена в странни плазмени петна

Кварк-глуонови плазмени форми

Физиците създадоха три различни форми на кварк-глуонови плазмени петна, използвайки релативистичния тежък йонен коллайдер в Националната лаборатория в Брукхейвън. Тази плазма е екзотичен вид материя, която изпълни Вселената през първите милисекунди след Големия взрив. (Изображение кредит: Хавиер Орджуела Куп)



За първата част от секундата след Големия взрив Вселената не беше нищо друго освен изключително гореща „супа“ от кварки и глуони - субатомни частици, които щяха да се превърнат в градивните елементи на протоните и неутроните. Сега, 13,8 милиарда години по-късно, учените пресъздадоха тази първична супа в лаборатория.

Използвайки релативистичния тежко -йонен колайдер в Националната лаборатория Брукхейвън в Ъптън, Ню Йорк, физиците генерираха малки капки от това кварк-глуонова плазма чрез разбиване на различни комбинации от протони и неутрони. По време на тези катастрофи кварките и глуоните, съставляващи протоните и неутроните, се освободиха и се държаха като течност, установиха изследователите.

В зависимост от това коя комбинация от частици изследователите разбиха заедно, малките, подобни на течности глобуси от плазма образуваха една от трите различни геометрични форми: кръгове, елипси или триъгълници. [Изображения: Надникване към Големия взрив и ранната Вселена]



„Нашият експериментален резултат ни доближи много до отговора на въпроса кое е най -малкото количество ранна вселена, което може да съществува“, казва Джейми Нагъл, физик от Университета на Колорадо Боулдър, който участва в изследването, се казва в изявление .

Кварк-глюонните плазми бяха създаден за първи път в Брукхейвън през 2000 г. , когато изследователите разбиха заедно ядрата на златни атоми. Тогава учените от Големия адронен колайдер в Женева опровергаха очакванията, когато създадоха плазмата, като разбиха два протона заедно. „Това беше изненадващо, защото повечето учени предположиха, че самотните протони не могат да доставят достатъчно енергия, за да направят нещо, което може да тече като течност“, се казва в изявлението на UC Boulder.

Нагъл и колегите му решиха да тестват свойствата на течността на това екзотично материално състояние, като създадат малки кълба от него. Ако плазмата наистина се държи като течност, малките кълбо трябва да могат да задържат формата си, прогнозират изследователите.



„Представете си, че имате две капчици, които се разширяват във вакуум“, каза Нагъл. 'Ако двете капчици са наистина близо една до друга, тогава когато се разширяват, те се сблъскват една с друга и се натискат една срещу друга, и това създава този модел.'

Тази графика показва как различните видове атомни сблъсъци произвеждат кварк-глюонни плазми в различни форми с течение на времето. В горния ред един -единствен протон беше разбит в златен атом, за да се създаде кръгла кръпка от плазма. В средния ред сблъсък между дейтерон (двойка протон-неутрон) и златен атом образува елиптична петна. В долния ред сблъсъкът между хелий-3 и златен атом образува триъгълник.

Тази графика показва как различните видове атомни сблъсъци произвеждат кварк-глюонни плазми в различни форми с течение на времето. В горния ред един -единствен протон беше разбит в златен атом, за да се създаде кръгла кръпка от плазма. В средния ред сблъсък между дейтерон (двойка протон-неутрон) и златен атом образува елиптична петна. В долния ред сблъсъкът между хелий-3 и златен атом образува триъгълник.(Изображение: PHENIX/Nature 2018)



'С други думи, ако хвърлите два камъка в езерце близо един до друг, вълните от тези удари ще се влият един в друг, образувайки модел, наподобяващ елипса', казаха представители на UC Boulder. „Същото може да е вярно, ако разбиете двойка протон-неутрон, наречена дейтерон, в нещо по-голямо ... По същия начин трио протон-протон-неутрон, известно още като атом хелий-3, може да се разшири в нещо подобно до триъгълник. '

Чрез набиване на тези различни комбинации от протони и неутрони в златни атоми в близост до скоростта на светлината , изследователите успяха да направят точно това, което се надяваха: да създадат елиптични и триъгълни петна от кварк-глуонова плазма. Когато учените разбиха един -единствен протон в златния атом, резултатът беше кръгла петна от първичната супа.

Тези краткотрайни капчици кварк-глуонова плазма достигнаха температури от трилиони градуса по Целзий. Изследователите смятат, че изучаването на този тип материя „би могло да помогне на теоретиците да разберат по-добре как първоначалната кварково-глуонова плазма на Вселената се охлажда в продължение на милисекунди, раждайки първите съществуващи атоми“, заявиха представители на UC Boulder.

Резултатите от това проучване бяха публикувано на 10 декември в списанието Nature Physics .

Изпратете имейл на Hanneke Weitering на hweitering@demokratija.eu или я последвайте @hannekescience . Следвайте ни в Twitter @Spacedotcom и нататък Facebook . Оригинална статия на demokratija.eu .