Kúsok kompaktného miónového solenoidu/CERN Fyzikom v CERN-e sa podarilo vytvoriť kvark-gluónová plazma - časticová „polievka“, o ktorej sa predpokladalo, že existovala v prvých okamihoch po Veľký tresk - s použitím menšieho množstva častíc, ako si kedy mysleli, že je to možné. Táto neuveriteľne horúca a hustá prvotná tekutina, prezývaná ako „najmenšia tekutina“, nám môže pomôcť pochopiť, ako sa hmota správala a vyvíjala len mikrosekundy po zrode vesmíru.
'Aj keď veríme, že stav vesmíru asi mikrosekundu po Veľkom tresku pozostával z kvark-gluónovej plazmy, stále je veľa toho, čomu o vlastnostiach tejto plazmy úplne nerozumieme,' povedal jeden z výskumníkov , Quan Wang z University of Kansas.
asi 10-12sekúnd po Veľkom tresku si vedci myslia, že vesmír pozostával z kvark-gluónovej plazmy, ktorú klasifikujú ako 'takmer dokonalá tekutina' , pretože má takmer nulové trenie. Výrobné teploty medzi 4 biliónmi a 6 biliónmi stupňov Celzia – asi 100 000-krát vyššie než stred Slnka - táto záležitosť je najhorúcejšia vec kedy boli na Zemi vytvorené.
Kvarkovo-gluónová plazma bola prvýkrát vyrobená v LHC už v roku 2012, ale teraz vedci dokázali použiť menej častíc, než sa považovalo za možné, na rozdelenie protónov a neutrónov na ich menšie časti, nazývané kvarky a gluóny. Každý protón a neutrón sa vzdajú troch kvarkov, čím sa uvoľnia gluóny - bezhmotná forma hmoty, ktorá drží kvarky pohromade pomocou javu známeho ako silná sila.
Vďaka tejto sile, ktorá sa tiež nazýva farebná sila, by ste za normálnych okolností nemohli odtrhnúť protóny a neutróny, ak by ste sa o to pokúsili. Je to preto, že množstvo energie, ktoré by ste na to potrebovali, by skončilo produkciou úplne nových kvarkov (a ich náprotivkov, antikvarkov), ktoré by nahradili kvarky, ktoré ste práve „oslobodili“. Toto je známe ako kvarkové obmedzenie.
'V zásade nemôžete vidieť izolovaný kvark, pretože farebná sila ich nepustí a energia potrebná na ich oddelenie vytvára páry kvark-antikvark dlho predtým, než sú od seba dostatočne vzdialené na to, aby mohli pozorovať oddelene.' vysvetľuje webová stránka Georgia State University.
Ale čím bližšie k sebe tieto kvarky a gluóny stlačíte, tým slabšia bude táto sila. Rozdrvte svoje častice na neuveriteľne vysokých energetických úrovniach – ako napríklad to, čo sa vytvára vo vnútri LHC – a skončíte s hustou „polievkou“ jednotlivých ingrediencií, a nie so zbierkou väčších atómov.
'Z toho vyplýva, že kvarky v tesnej blízkosti sa môžu úplne voľne pohybovať,' hovorí štát Georgia . 'Časťou povahy zadržiavania kvarkov je, že čím ďalej sa pokúšate kvarky oddeliť, tým väčšia je sila zadržania.'
Tímu z Compact Muon Solenoid (CMS) Collaboration vo Veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC) v CERN-e sa podarilo roztrhnúť protóny a neutróny a vytvoriť kvark-gluónovú plazmu rozbitím protónov na jadrá olova rýchlosťou svetla vo vnútri detektora CMS.
'Tieto drobné kvapôčky kvark-gluónovej plazmy boli najskôr zaujímavým prekvapením,' povedal jeden z tímu Berndt Mueller z Brookhaven National Laboratory v USA. uviedol vo vyhlásení . 'Fyzici si spočiatku mysleli, že iba jadrá veľkých atómov, ako je zlato, budú mať dostatok hmoty a energie na uvoľnenie stavebných blokov kvarkov a gluónov, ktoré tvoria protóny a neutróny.'
'Pred experimentálnymi výsledkami CMS sa predpokladalo, že médium vytvorené v zrážkach protónu a olova bude príliš malé na vytvorenie kvark-gluónovej plazmy,' dodal Wang.
Čo sa z toho teda môžeme naučiť? Schopnosť znovu vytvoriť prvé okamihy po Veľkom tresku s použitím menšieho množstva materiálov, ako sme si mysleli, že je možné, znamená, že fyzici budú môcť efektívnejšie študovať a pochopiť, ako sa hmota správala počas tohto obdobia – často označovaného ako Quark Epocha. To, ako vznikli základné sily, ktoré riadia náš vesmír, ako je gravitácia, je tiež niečo, čo budú výskumníci sledovať pri štúdiu kvark-gluónovej plazmy.
Výsledky boli zverejnené v r Fyzické prehľadové listy .