Физиците създадоха три различни форми на кварково-глюонни плазмени петна, използвайки релативистичния тежък йонен коллайдер в Националната лаборатория в Брукхейвен. Тази плазма е екзотичен тип материя, която напълни вселената в първите милисекунди след Големия взрив.
(Изображение: © Javier Orjuela Koop)
За първата част от секундата след Големия взрив Вселената не беше нищо друго освен изключително гореща „супа“ от кваркове и глуони - субатомни частици, които щяха да се превърнат в градивните елементи на протони и неутрони. Сега, 13,8 милиарда години по-късно, учените са създали отново тази първоначална супа в лаборатория.
Използвайки релативисткия тежък йонен сблъсък в Националната лаборатория в Брукхейвен в Ъптън, Ню Йорк, физиците генерираха малки капки от тази кварк-глюонна плазма, разбивайки заедно различни комбинации от протони и неутрони. По време на тези сривове кварките и глюоните, 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, като течност кълбови плазми образуваха една от три отделни геометрични форми: кръгове, елипси или триъгълници. [Изображения: Peering Back to Big Bang & Early Universe]
„Експерименталният ни резултат ни доближи много до отговора на въпроса кое е най-малкото количество ранна вселена, която може да съществува“, казва в изявление Джейми Нагъл, физик от Университета в Колорадо Боулдър.
Кварк-глюонните плазми са създадени за първи път в Брукхейвен през 2000 г., когато изследователи 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 всичко, което може да тече като течност", заявиха в изявлението представители на UC Boulder.
Nagle и неговите колеги решиха да изпробват флуидните свойства на това екзотично състояние на материята, като създадат мънички глобуси от нея. Ако плазмата наистина се държи като течност, малките глобуси трябва да могат да поддържат формата си, прогнозират изследователите.
"Представете си, че имате две капчици, които се разширяват във вакуум", каза Nagle. "Ако двете капчици наистина са близо една до друга, тогава, докато се разширяват, те се сблъскват една с друга и се натискат една срещу друга. И това е, което създава този модел."
"С други думи, ако хвърлите два камъка в езерце близо един до друг, вълничките от тези въздействия ще се влеят една в друга, образувайки модел, наподобяващ елипса", заявиха служители на UC Boulder. "Същото би могло да бъде вярно, ако разбиете двойка протон-неутрон, наречен дейтерон, в нещо по-голямо ... По същия начин протон-протон-неутронното трио, известно още като атом хелий-3, може да се разшири в нещо подобно до триъгълник. "
Пробивайки тези различни комбинации от протони и неутрони в златни атоми с близка скорост на светлината, изследователите успяха да направят точно това, на което се надяваха: да създадат елиптични и триъгълни петна от кварк-глюонна плазма. Когато учените разбиха един протон в златния атом, резултатът беше кръгло петно на първоначалната супа.
Тези краткотрайни капчици кварк-глюонна плазма достигнали 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 оригиналната кварк-глюонна плазма се охлажда за милисекунди, раждайки първите съществуващи атоми", заявиха представители на UC Boulder.
Резултатите от това проучване бяха публикувани на 10 декември в списанието Nature Physics.
