Fizicienii de la CERN au recreat condițiile din prima milisecundă a Universului

La CERN, fizicienii recrează condiții similare celor de după Big Bang și obțin noi indicii despre comportamentul materiei primordiale.

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 Phys. Rezultatele oferă informații rare despre plasma quarc-gluon, starea materiei care a umplut cosmosul la câteva microsecunde după Big Bang.

• Care mai este starea democrației la nivel global?
• Ce simbolizează ouăle roșii de Paște și de ce le ciocnim?

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.

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.

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.

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.