Тема:

Физика элементарных частиц 2 месяца назад

В ЦЕРН воссоздали первые секунды Вселенной

Капля "первичного бульона" имела вытянутую форму, что позволило физикам исследовать свойства
(фото State University of New York).

Учёные воссоздали первичный бульон Вселенной в миниатюрном формате, столкнув атомы свинца при чрезвычайно высокой энергии. Произошло это в 27-километровом кольцевом тоннеле Большого адронного коллайдера.

Первичный бульон – это так называемая кварк-глюонная плазма. Учёные из Института Нильса Бора в Дании измерили её свойства с помощью детекторов коллайдера.

Через несколько миллиардных долей секунды после Большого взрыва Вселенная состояла из очень горячего и плотного "бульона" из элементарных частиц – кварков и глюонов. Смоделировать этот "бульон" физики смогли, столкнув ядра свинца при рекордно высокой энергии в 5,02 тераэлектронвольта. Что в итоге получилось, "рассказал" детектор ALICE, датчики и сенсоры которого позволили учёным измерить свойства кварк-глюонной плазмы.

"Анализ столкновений позволил впервые измерить характеристики кварк-глюонной плазмы при высокой энергии и определить, как она движется", — объясняет Ю Чжоу (You Zhou), научный сотрудник исследовательской группы ALICE. Он вместе с коллегами провёл анализ новых данных и измерил, как кварк-глюонная плазма после образования движется и колеблется между ионами свинца.

Оказалось, что в этом состоянии материя ведёт себя больше как жидкость, нежели как газ (даже при очень высокой плотности энергии). Новые измерения позволяют также определить вязкость этой необычной жидкости с большей точностью.

Чжоу рассказывает про эксперимент: два сферических атомных ядра сталкивают друг с другом так, чтобы они пришлись друг другу не строго "лоб в лоб", а немного по касательной. Это делается специально: образующееся облако кварк-глюонной плазмы имеет продолговатую форму, чем-то напоминающую мяч для американского футбола. В итоге получается капля "бульона", в которой давление в центре и на поверхности разное и меняется по горизонтальным и вертикальной осям. Давление заставляет облако расширяться и частицы в нём течь определённым образом, в итоге учёные могут измерить характеристики "бульона" и количество производимых в ходе столкновения частиц.

"Примечательно, что мы можем сделать такие детальные замеры в капле "ранней Вселенной", которая имеет радиус примерно в одну миллионную миллиардную долю метра.

Полученные результаты полностью соответствуют физическим законам гидродинамики и показывают, что кварк-глюонная плазма ведёт себя как жидкость. Это, правда, специфическая жидкость, так как она не состоит из молекул, как вода, но состоит из кварков и глюонов", — говорит Йенс Йорген Горхое (Jens Jørgen Gaardhøje), профессор и глава исследовательской группы детектора ALICE.

Сегодня