Вчені відтворили перші секунди після Великого вибуху у лабораторних умовах

Фізики, працюючи на Великому адронному колайдері, відтворили умови, схожі на перші мілісекунди після Великого вибуху, і отримали нові дані про поведінку кварк-глюонної плазми. У статті в Physics Let­ters B повідомляється, що цей «первинний бульйон» поводився радше як рідина, ніж як газ, що уточнює уявлення про ранній Всесвіт до формування атомів.

Кварк-глюонна плазма — це стан матерії, де кварки й глюони існують у надщільному середовищі без меж атомних ядер. За словами І Ї Ченя з Університету Вандербілта, у таких умовах ядра «накладаються» одне на одне, а кварки й глюони виходять за їхні межі та рухаються як рідина.

Щоб змоделювати ці умови, на колайдері зіткнули важкі атомні ядра на швидкостях, близьких до швидкості світла. У результаті на короткий час утворилася крапля плазми, яку дослідники використали для вивчення взаємодії енергійних кварків із середовищем.

Ілюстрація наслідків високоенергетичного зіткнення, яке створило кварк-глюонну плазму в Релятивістському колайдері важких іонів Брукхейвенської лабораторії. Джерело зображення: Брукхейвенська національна лабораторія)

Для відстеження процесів застосували Z‑бозони, які майже не взаємодіють із плазмою, що дозволило виділити внесок саме високoенергійного кварка. Команда описала ефект «кільватеру»: кварк залишає слід у плазмі, подібний до хвиль за човном.

Ключовою ознакою став невеликий провал у народженні частинок позаду кварка, що свідчить про передачу енергії середовищу. Ефект менший за 1%, але його називають першим чітким виявленням такого сліду. Дослідники зазначають, що це відкриває шлях до точнішого вивчення властивостей кварк-глюонної плазми зі збільшенням обсягу даних.