Ученые смоделировали последствия Большого взрыва и обнаружили, что Вселенная была похожа на суп
Физики из Массачусетского технологического института и Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN) впервые получили убедительные доказательства того, что кварк-глюонная плазма — экзотическое состояние материи, существовавшее в первые мгновения после Большого взрыва — вела себя как жидкость, образуя волны и завихрения.
Используя данные столкновений ионов свинца на Большом адронном коллайдере (БАК), разогнанных почти до скорости света, ученые воссоздали микроскопические капли этой первозданной плазмы, температура которой в миллиард раз превышает температуру поверхности Солнца. Главной задачей исследования было понять, как кварк, движущийся сквозь эту среду, взаимодействует с ней: рассеивается ли он хаотично или же создает кильватерный след, подобно лодке, плывущей по воде.
Чтобы преодолеть трудности наблюдения, связанные с тем, что кварки обычно рождаются парами со своими античастицами и создают перекрывающиеся возмущения, команда применила новую стратегию. Они сфокусировались на крайне редких событиях — примерно 2000 из 13 миллиардов столкновений, — в которых наряду с кварком рождался Z-бозон, нейтральная частица, не взаимодействующая с плазмой и не создающая помех.
Это позволило впервые четко отследить возмущения, вызванные одиночным кварком, и подтвердить, что плазма реагирует на него как единое целое, передавая ему импульс и образуя характерные «всплески» и «завихрения». По словам физика Йен-Цзе Ли из MIT, это доказывает, что кварк-глюонная плазма действительно представляет собой «первобытный суп».
Соавтор исследования Кришна Раджагопал добавил, что хотя для него эти данные являются «недвусмысленным доказательством» жидкостного поведения плазмы, научное сообщество, вероятно, продолжит дискуссию. Тем не менее, разработанный метод открывает новые возможности для изучения свойств материи в экстремальных условиях, приближая нас к пониманию первых мгновений жизни Вселенной.
Результаты работы в журнале Physics Letters B.