Imediat după Big Bang, Universul era o „supă” de plasmă ultradensă, de ordinul trilionilor de grade. Acum, fizicienii au obținut primele dovezi convingătoare că această materie exotică într-adevăr „se mișca și se învârtea ca un lichid”.
Aceasta este o concluzie a unui nou studiu realizat de oamenii de știință de la MIT și CERN, conform Nauka. Subiectul este plasma quark-gluonică (QGP). Conform teoriilor, aceasta a fost cea mai fierbinte stare „lichidă” a materiei din istorie, de un miliard de ori mai fierbinte decât suprafața Soarelui și a existat doar milionimi de secundă înainte de a se extinde, răci și colapsa în atomi.
Un experiment la marginea luminii
Pentru a studia proprietățile acestei materii primordiale, cercetătorii au analizat coliziunile ionilor de plumb de la acceleratorul de particule Large Hadron Collider al CERN. Aceste coliziuni, care au loc aproape la viteza luminii, creează o pată de plasmă quark-gluon - similară cu cea care exista în universul timpuriu. Fizicienii au urmărit mișcarea quark-gluon prin această plasmă și au estimat distribuția energiei după coliziuni. Potrivit fizicianului Yen-Jie Li de la MIT, „Acum vedem că plasma este incredibil de densă, atât de densă încât poate încetini quark-ii și poate crea stropi și vârtejuri, ca un lichid. Astfel, plasma quark-gluon este cu adevărat o supă primordială.”.
Urmând un quark ca și cum ai urma o barcă
Când un quark trece printr-o plasmă, pierde o parte din energie și lasă o „urmă”, ca o barcă care taie apa. „Prin analogie, dacă aveți o barcă care se mișcă pe un lac, urma este apa din spatele bărcii, care se mișcă în aceeași direcție. Barca transferă impuls către regiunea de apă care o «urmează»”, a explicat fizicianul MIT Krishna Rajagopal.
Totuși, detectarea unei astfel de „urme” este extrem de dificilă. Plasma există în acceleratorul de particule doar pentru o cvadrilionime de secundă, iar oamenii de știință trebuie să analizeze zeci de mii de particule care interacționează pentru a le identifica pe cele deplasate de această urmă.
Pentru a simplifica sarcina, cercetătorii nu au căutat perechi quark-antiquark, ca înainte, ci evenimente în care un quark și un boson Z sunt produși simultan. Deoarece bosonul Z nu interacționează cu plasma și nu lasă nicio urmă, acest lucru le-a permis să studieze influența unui singur quark. Din 13 miliarde de coliziuni, doar aproximativ 2.000 au produs un boson Z, dar acestea au fost singurele care au confirmat că plasma se comportă ca un lichid.
Rajagopal a numit rezultatele „dovadă definitivă și fără echivoc” a comportamentului asemănător lichidului al QGP. Cu toate acestea, el recunoaște că dezbaterea științifică despre natura acestei materii va continua probabil. Noua tehnică deschide calea către studierea uneia dintre cele mai misterioase substanțe din istoria Universului.
